RU2743778C1 - Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation - Google Patents

Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2743778C1
RU2743778C1 RU2020117452A RU2020117452A RU2743778C1 RU 2743778 C1 RU2743778 C1 RU 2743778C1 RU 2020117452 A RU2020117452 A RU 2020117452A RU 2020117452 A RU2020117452 A RU 2020117452A RU 2743778 C1 RU2743778 C1 RU 2743778C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dynamometer
force
acceleration
base
readings
Prior art date
Application number
RU2020117452A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Роальдович Горбушин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
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 "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2020117452A priority Critical patent/RU2743778C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743778C1 publication Critical patent/RU2743778C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measurement technology and makes it possible to determine non-stationary forces using dynamometers with high accuracy in a wide frequency range in both inertial and non-inertial coordinate systems. The application of force to the dynamometer and use of the readings of the dynamometer and the acceleration measurement device are carried out. A device for measuring acceleration is set on the element, connecting dynamometer with base, and for determining the required strength a formula is used, that takes into account the total mass of the element of dynamometer force application and load or model, the stiffness coefficient of the dynamometer, the first and second derivatives of the dynamometer readings time, the damping ratio of the dynamometer, dynamometer readings, the acceleration of the element, connecting the dynamometer with the base, measured by the accelerometer, and pitch angle. The device consists of an acceleration measurement device, a dynamometer, including an element, connecting with the base, a force application element, a sensor element and strain gauges for converting the deformation of the sensor element into an electrical signal. The acceleration measuring device is attached to the element, connecting the dynamometer with the base in the direction of operation of the dynamometer.
EFFECT: technical result is improved accuracy of determining the dynamic load and ensuring the determination of non-stationary loads in a non-inertial coordinate system.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с определением нестационарных сил и моментов. Изобретение предназначено для определения нестационарных сил с помощью динамометров с высокой точностью.The invention relates to the field of measuring technology related to the determination of non-stationary forces and moments. The invention is intended for determining unsteady forces using dynamometers with high accuracy.

Изобретение может применяться для определения нестационарных аэродинамических нагрузок, действующих на модели летательных аппаратов и их элементы в аэродинамических трубах; для определения массы грузов в движении (автомобильные и железнодорожные перевозки, упаковочные линии); для определения нагрузок при испытаниях изделий на удар о препятствие; для определения нагрузок, действующих на автомобильные шины на испытательных стендах.The invention can be used to determine non-stationary aerodynamic loads acting on aircraft models and their elements in wind tunnels; to determine the mass of goods in motion (road and rail transport, packing lines); to determine the loads during testing of products for impact on an obstacle; to determine the loads acting on car tires on test benches.

Известны устройства для определения компонентов силы и момента, которые в общем случае называются динамометрами. К ним относятся датчики силы, датчики момента и тензометрические весы. Динамометр (см. В.В. Богданов, B.C. Волобуев. Многокомпонентные тензометрические весы. «Датчики и системы», 2004, №3, стр. 3), состоит из элемента соединения с основанием, элемента приложения силы, чувствительных элементов и тензо-резисторов преобразования деформации чувствительных элементов в электрические сигналы.Known devices for determining the components of force and moment, which are generally called dynamometers. These include force transducers, torque transducers and strain gauge balances. Dynamometer (see VV Bogdanov, BC Volobuev. Multicomponent strain-gauge scales. "Sensors and Systems", 2004, No. 3, p. 3), consists of a connection element with the base, a force application element, sensitive elements and strain-strain resistors converting deformation of sensitive elements into electrical signals.

Известен способ определения силы с использованием показаний динамометра и его уравнений измерения (см. B.C. Волобуев, А.Р. Горбушин, И.А. Судакова, В.И. Тихомиров. Два способа калибровки тензометрических весов на калибровочных стендах ЦАГИ. Ученые записки ЦАГИ, том XLVIII, №2, 2017, стр. 62-70). Электрические сигналы компонент динамометра, измеренные с помощью вольтметров, подставляют в уравнения измерения и получают значения компонент силы в физических единицах. Описанные устройство и способ не позволяют определять нестационарную силу, приложенную к динамометру, и применимы только в случае, когда система координат динамометра является инерциальной.There is a known method for determining the force using the readings of the dynamometer and its measurement equations (see BC Volobuev, AR Gorbushin, IA Sudakova, VI Tikhomirov. Two ways to calibrate the strain gauge balance on the calibration stands of TsAGI. Scientific notes of TsAGI, Volume XLVIII, No. 2, 2017, pp. 62-70). The electrical signals of the dynamometer components, measured with voltmeters, are substituted into the measurement equations to obtain the values of the force components in physical units. The described device and method do not allow determining the unsteady force applied to the dynamometer, and are applicable only when the dynamometer coordinate system is inertial.

Прототипами изобретения являются способ и устройство «Methods and systems for dynamic force measurement)) («Методы и системы для определения динамической силы», патент США №6,606,569, международный номер заявки на изобретение PCT/US00/19326 от 17.07.2000 и соответствующий номер международной публикации WO 01/06208 А1 от 25.01.2001). Нестационарную силу прикладывают к конструкции, которую прикрепляют к элементу приложения нагрузки (силы) динамометра. К элементу приложения нагрузки динамометра прикрепляют устройство измерения ускорения (акселерометр). Динамометр прикрепляют к неподвижному основанию с помощью элемента соединения динамометра с основанием. Для определения силы, приложенной к элементу приложения нагрузки динамометра, показания динамометра комбинируют с суммой произведения показаний акселерометра (устройство измерения ускорения) на массу конструкции, которая прикреплена к элементу приложения нагрузки динамометра. В качестве устройства для определения нестационарной силы используют устройство измерения ускорения, динамометр, состоящий из элемента соединения с основанием, элемента приложения силы, чувствительного элемента и тензорезисторов преобразования деформации чувствительного элемента в электрический сигнал.The prototypes of the invention are the method and device "Methods and systems for dynamic force measurement") ("Methods and systems for determining dynamic force", US patent No. 6,606,569, international application number for invention PCT / US00 / 19326 from 17.07.2000 and the corresponding number of international publication WO 01/06208 A1 of 25.01.2001). An unsteady force is applied to the structure, which is attached to the load (force) application element of the dynamometer. An acceleration measuring device (accelerometer) is attached to the load application element of the dynamometer. The dynamometer is attached to a fixed base by means of an element connecting the dynamometer to the base. To determine the force applied to the load-applying element of the dynamometer, the dynamometer readings are combined with the sum of the product of the readings of the accelerometer (acceleration measuring device) and the mass of the structure that is attached to the load-applying element of the dynamometer. As a device for determining the unsteady force, an acceleration measuring device is used, a dynamometer consisting of a connection element with a base, an element for applying a force, a sensitive element and strain gauges for converting the deformation of the sensitive element into an electrical signal.

Недостатками рассмотренного в прототипе способа являются:The disadvantages of the method considered in the prototype are:

1. Этот способ не позволяет определять нагрузки, когда устройство находится в неинерциальной системе координат, т.к. определение динамической силы осуществляют с помощью устройства, установленного на неподвижном основании, то есть находящегося в инерциальной системе координат.1. This method does not allow to determine loads when the device is in a non-inertial coordinate system, because determination of the dynamic force is carried out using a device installed on a fixed base, that is, located in an inertial coordinate system.

2. Использование показаний дополнительных приборов (акселерометров) вносит дополнительные погрешности в определение динамической силы, т.к. поправку на инерционные силы, обусловленную колеблющимися массами, определяют интегрированием показаний акселерометров.2. The use of readings of additional devices (accelerometers) introduces additional errors in the determination of the dynamic force, because the correction for inertial forces due to oscillating masses is determined by integrating the readings of the accelerometers.

3. Способ, предложенный в этом изобретении, не учитывает массу элемента приложения силы динамометра, что снижает точность измерений.3. The method proposed in this invention does not take into account the mass of the force application element of the dynamometer, which reduces the measurement accuracy.

Недостатком рассмотренного в прототипе устройства является то, что к элементу приложения нагрузки динамометра прикрепляют дополнительные элементы: акселерометр и электрические провода, соединяющие акселерометр с измерительной системой. Электрические провода обладают конечной жесткостью, что приводит к искажению результатов измерений.The disadvantage of the device considered in the prototype is that additional elements are attached to the load application element of the dynamometer: an accelerometer and electrical wires connecting the accelerometer to the measuring system. Electrical wires have finite stiffness, which leads to distorted measurement results.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения динамической нагрузки и обеспечение определения нестационарных нагрузок в неинерциальной системе координат.The technical result of the invention is to improve the accuracy of determining the dynamic load and to ensure the determination of non-stationary loads in a non-inertial coordinate system.

Технический результат достигается тем, что в способе определения нестационарной силы с использованием соединенного с основанием динамометра и устройства измерения ускорения, включающем приложение силы к динамометру и использование показаний динамометра и устройства измерения ускорения, устройство измерения ускорения устанавливают на элементе соединения динамометра с основанием, а для определения искомой силы используют формулу:The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the unsteady force using a dynamometer and an acceleration measuring device connected to the base, including applying force to the dynamometer and using the dynamometer readings and the acceleration measuring device, the acceleration measuring device is installed on the element connecting the dynamometer with the base, and to determine of the required force use the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Fx - искомая нестационарная сила;where F x is the required non-stationary force;

Μ - суммарная масса элемента приложения силы динамометра и груза или модели;Μ is the total mass of the element of the force application of the dynamometer and the load or model;

kx - коэффициент жесткости динамометра;k x - coefficient of rigidity of the dynamometer;

Figure 00000002
- первая и вторая производные по времени показаний динамометра;
Figure 00000002
- the first and second time derivatives of the dynamometer readings;

β - коэффициент демпфирования динамометра;β is the damping coefficient of the dynamometer;

AF - показания динамометра;AF - dynamometer readings;

Figure 00000003
- ускорение элемента соединения динамометра с основанием, измеренное акселерометром;
Figure 00000003
- acceleration of the element connecting the dynamometer with the base, measured by the accelerometer;

θ - угол тангажа;θ is the pitch angle;

g - ускорение свободного падения;g is the acceleration of gravity;

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения нестационарной силы, содержащем устройство измерения ускорения, динамометр, включающий элемент соединения с основанием, элемент приложения силы, чувствительный элемент и тензорезисторы преобразования деформации чувствительного элемента в электрический сигнал, устройство измерения ускорения прикреплено к элементу соединения динамометра с основанием в направлении работы динамометра.The technical result is also achieved by the fact that in a device for determining an unsteady force containing a device for measuring acceleration, a dynamometer including a connection element with the base, an element for applying a force, a sensitive element and strain gauges for converting the deformation of the sensitive element into an electrical signal, the acceleration measuring device is attached to the connection element dynamometer with base in the direction of dynamometer operation.

В качестве устройства измерения ускорения может быть использован акселерометр.An accelerometer can be used as a device for measuring acceleration.

Перечень фигур, иллюстрирующих предложенный способ и устройство:List of figures illustrating the proposed method and device:

На фиг. 1 показана схема устройства и действующие на динамометр силы.FIG. 1 shows a diagram of the device and the forces acting on the dynamometer.

На фиг. 2 показано устройство для определения нестационарной силы.FIG. 2 shows a device for determining the unsteady force.

На фиг. 3 приведены результаты измерения динамометром приложенного к нему одного из канонических видов нестационарной нагрузки - ступенчатой силы.FIG. 3 shows the results of measuring one of the canonical types of non-stationary load, a step force, applied to it by a dynamometer.

На фиг. 4 приведены результаты вычисления приложенной к динамометру ступенчатой силы с использованием предложенного способа.FIG. 4 shows the results of calculating the step force applied to the dynamometer using the proposed method.

На схемах приняты следующие обозначения и условно показаны:The following designations are adopted on the diagrams and are conventionally shown:

Μ1 масса модели летательного аппарата;Μ 1 mass of the aircraft model;

М2 масса элемента приложения силы динамометра;M 2 the mass of the element for applying the force of the dynamometer;

Μ=Μ1+Μ2 сумма масс модели летательного аппарата и элемента приложения силы;Μ = Μ 1 + Μ 2 the sum of the masses of the aircraft model and the element of force application;

θ угол тангажа;θ pitch angle;

g ускорение свободного падения;g acceleration of gravity;

N ньютон;N newton;

t (s) время (с);t (s) time (s);

kx коэффициент жесткости чувствительного элемента динамометра;k x the stiffness coefficient of the dynamometer sensitive element;

x1 смещение элемента соединения с основанием динамометра вдоль оси ОХ;x 1 displacement of the element of connection with the base of the dynamometer along the OX axis;

x2 смещение элемента приложения силы динамометра вдоль оси ОХ;x 2 displacement of the element of force application of the dynamometer along the ОХ axis;

AF, X продольная сила, измеренная динамометром;AF, X longitudinal force measured by dynamometer;

Fx искомая нестационарная сила;Fx is the required non-stationary force;

D сила демпфирования;D damping force;

OXYZ система координат динамометра;OXYZ dynamometer coordinate system;

OXgYgZg нормальная система координат;OX g Y g Z g normal coordinate system;

1 динамометр (шестикомпонентные тензометрические весы);1 dynamometer (six-component strain gauge balance);

2 подвижное основание (поддерживающее устройство);2 movable base (supporting device);

3 модель летательного аппарата;3 aircraft model;

4 трос;4 cable;

5 подвижный блок;5 movable block;

6 груз;6 cargo;

7 горелка для пережигания троса 4;7 burner for burning the rope 4;

8 элемент приложения силы;8 element of force application;

9 акселерометр, установленный на элементе соединения динамометра с основанием;9 accelerometer mounted on the element connecting the dynamometer with the base;

10 устройство для крепления подвижного основания 2.10 device for fixing the movable base 2.

Способ определения нестационарной силы с использованием соединенного с основанием динамометра и устройства измерения ускорения, включающий приложение силы к динамометру и использование показаний динамометра и устройства измерения ускорения, устройство измерения ускорения устанавливают на элементе соединения динамометра с основанием, а для определения искомой силы используют формулу:A method for determining an unsteady force using a dynamometer and an acceleration measuring device connected to the base, including applying force to the dynamometer and using the readings of the dynamometer and the acceleration measuring device, the acceleration measuring device is installed on the connection element of the dynamometer with the base, and the formula is used to determine the required force:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Fx - искомая нестационарная сила;where F x is the required non-stationary force;

Μ - суммарная масса элемента приложения силы динамометра и груза или модели.Μ is the total mass of the element of the force application of the dynamometer and the load or model.

kx - коэффициент жесткости динамометра;k x - coefficient of rigidity of the dynamometer;

Figure 00000005
- первая и вторая производные по времени показаний динамометра;
Figure 00000005
- the first and second time derivatives of the dynamometer readings;

β - коэффициент демпфирования динамометра;β is the damping coefficient of the dynamometer;

AF - показания динамометра;AF - dynamometer readings;

Figure 00000006
- ускорение элемента соединения динамометра с основанием, измеренное акселерометром;
Figure 00000006
- acceleration of the element connecting the dynamometer with the base, measured by the accelerometer;

Способ определения нестационарной силы базируется на показаниях динамометра и акселерометра, установленного на элементе соединения динамометра с основанием. Коэффициенты жесткости kx и демпфирования β динамометра, необходимые для определения нестационарной силы, определяют или по результатам частотных испытаний динамометра на вибростенде, или по результатам свободных колебаний динамометра. Массы груза и элемента приложения силы динамометра определяют по показаниям динамометра при изменении угла тангажа динамометра.The method for determining the unsteady force is based on the readings of the dynamometer and accelerometer installed on the element connecting the dynamometer with the base. The coefficients of rigidity k x and damping β of the dynamometer, necessary to determine the unsteady force, are determined either from the results of frequency tests of the dynamometer on a vibration stand, or from the results of free vibrations of the dynamometer. The masses of the load and the element for applying the force of the dynamometer are determined by the readings of the dynamometer when changing the pitch angle of the dynamometer.

Способ, на котором основано рассматриваемое изобретение, реализуется следующим образом:The method on which the invention under consideration is based is implemented as follows:

1. К элементу приложения силы динамометра прикладывают искомую нестационарную силу Fx. 1. The required unsteady force F x is applied to the element of the force application of the dynamometer.

2. Массы элемента приложения силы динамометра М2 и груза (или модели летательного аппарата) М1 определяют по показаниям динамометра при изменении угла тангажа θ (Фиг. 1) по формуле:

Figure 00000007
Более подробно этот метод изложен в статье: А.Р. Горбушин. Метод учета влияния веса модели и веса динамометра на показания тензометрических весов. Ученые записки ЦАГИ, т. XL, №4, 2009, с. 63-70.2. The masses of the element for applying the force of the dynamometer M 2 and the load (or model of the aircraft) M 1 are determined from the readings of the dynamometer when changing the pitch angle θ (Fig. 1) according to the formula:
Figure 00000007
This method is described in more detail in the article: A.R. Gorbushin. A method of accounting for the influence of the weight of the model and the weight of the dynamometer on the readings of the strain gauge balance TsAGI scientific notes, vol. XL, no. 4, 2009, p. 63-70.

2. Коэффициенты демпфирования β и жесткости kx динамометра определяют двумя способами.2. Coefficients of damping β and stiffness k x of the dynamometer are determined in two ways.

a) Динамометр монтируют на вибростенд элементом соединения динамометра с основанием. На элемент соединения динамометра с основанием устанавливают устройство измерения ускорения, например, акселерометр. Вибростенд задает установившиеся колебания элемента соединения динамометра с основанием при различных значениях частоты. Коэффициенты β и kx определяют по показаниям динамометра и акселерометра с использованием следующих уравнений:

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
a) The dynamometer is mounted on the shaker with the connection element of the dynamometer to the base. A device for measuring acceleration, for example, an accelerometer, is installed on the element connecting the dynamometer with the base. The vibrating table sets the steady vibrations of the element connecting the dynamometer with the base at different values of frequency. The coefficients β and k x are determined from the readings of the dynamometer and accelerometer using the following equations:
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011

где Δϕ - разность фаз колебаний элемента приложения силы динамометра относительно элемента соединения динамометра с основанием; ω - угловая частота колебаний элемента соединения динамометра с основанием, задаваемая вибростендом; ω0 - собственная угловая частота колебаний динамометра с прикрепленным к нему грузом;

Figure 00000012
- амплитуда ускорения элемента соединения динамометра с основанием, измеренная акселерометром.where Δϕ is the phase difference of oscillations of the element of application of the force of the dynamometer relative to the element of connection of the dynamometer with the base; ω - angular frequency of vibrations of the element connecting the dynamometer with the base, set by the vibration stand; ω 0 - natural angular frequency of oscillations of the dynamometer with a load attached to it;
Figure 00000012
- the amplitude of the acceleration of the element connecting the dynamometer with the base, measured by the accelerometer.

b) Элемент соединения динамометра с основанием прикрепляют к основанию. К элементу приложения силы прикладывают ступенчатую силу, которая вызывает свободные затухающие колебания динамометра. Коэффициент демпфирования β определяют по затуханию амплитуды показаний динамометра

Figure 00000013
а коэффициент жесткости kx - из выражения
Figure 00000014
где AFa - амплитуда показаний динамометра; AF0 -начальная амплитуда показаний динамометра; Τ - период колебаний; n - целое число;
Figure 00000015
частота свободных колебаний.b) The connecting element of the dynamometer to the base is attached to the base. A step force is applied to the force application element, which causes free damped oscillations of the dynamometer. The damping coefficient β is determined by the attenuation of the amplitude of the dynamometer readings
Figure 00000013
and the stiffness coefficient k x is from the expression
Figure 00000014
where AF a is the amplitude of the dynamometer readings; AF 0 - initial amplitude of dynamometer readings; Τ - oscillation period; n is an integer;
Figure 00000015
frequency of free vibrations.

3. Искомую нестационарную силу определяют по формуле:3. The required unsteady force is determined by the formula:

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
- первая и вторая производные по времени показаний динамометра.Where
Figure 00000017
- the first and second time derivatives of the dynamometer readings.

Устройство, на котором основано рассматриваемое изобретение, реализуется следующим образом. Устройство для определения нестационарной силы содержит динамометр, включающий элемент соединения с основанием, элемент приложения силы, чувствительный элемент и тензорезисторы преобразования деформации чувствительного элемента в электрический сигнал, к элементу соединения динамометра с основанием прикреплено устройство измерения ускорения

Figure 00000018
(акселерометр) элемента соединения с основанием в направлении работы динамометра (в направлении искомой нестационарной силы).The device on which the invention under consideration is based is implemented as follows. The device for determining the unsteady force contains a dynamometer, which includes a connection element with the base, an element for applying force, a sensitive element and strain gauges for converting the deformation of the sensitive element into an electrical signal, an acceleration measuring device is attached to the connection element of the dynamometer with the base
Figure 00000018
(accelerometer) of the connection element with the base in the direction of the dynamometer operation (in the direction of the desired unsteady force).

Достоинства предлагаемого способа определения нестационарной силы и устройства, его реализующего, состоят в следующем:The advantages of the proposed method for determining the non-stationary force and the device that implements it are as follows:

1. Способ позволяет определять нестационарную нагрузку с помощью динамометра во всем его рабочем диапазоне частот, включая собственную; верхний предел частотного диапазона для тензометрических весов составляет ~ 30 кГц.1. The method allows you to determine the non-stationary load using a dynamometer in its entire operating frequency range, including its own; the upper limit of the frequency range for strain gauge balances is ~ 30 kHz.

2. Учитывается масса элемента приложения силы динамометра.2. The mass of the element of the force application of the dynamometer is taken into account.

3. Обеспечивается определение динамической нагрузки с высокой точностью в инерциальной системе координат, поскольку в уравнении (1) используют только показания непосредственно динамометра.3. Determination of the dynamic load with high accuracy in the inertial coordinate system is provided, since in equation (1) only the readings of the dynamometer are used.

4. Искомая произвольная нагрузка может быть определена в любой произвольный момент времени; требуются лишь результаты измерений в окрестности заданного момента времени для вычисления первой и второй производных по времени от нагрузки, измеренной динамометром.4. The desired arbitrary load can be determined at any arbitrary moment in time; only the results of measurements in the vicinity of a given moment of time are required to calculate the first and second time derivatives of the load measured by the dynamometer.

5. Данный способ позволяет определять нагрузки, когда устройство находится в неинерциальной системе координат. Это обеспечивается акселерометром, установленным на элементе соединения динамометра с основанием.5. This method allows you to determine the load when the device is in a non-inertial coordinate system. This is provided by an accelerometer mounted on the base connection of the dynamometer.

Наличие перечисленных выше достоинств предлагаемого способа определения нестационарной силы и предлагаемого устройства повышает точность измерений и обеспечивает определение нестационарных нагрузок и в неинерциальной системе координат. Получено подтверждение результатами экспериментальных исследований.The presence of the above advantages of the proposed method for determining the non-stationary force and the proposed device increases the measurement accuracy and ensures the determination of non-stationary loads in a non-inertial coordinate system. Confirmation was obtained by the results of experimental studies.

Claims (13)

1. Способ определения нестационарной силы с использованием соединенного с основанием динамометра и устройства измерения ускорения, включающий приложение силы к динамометру и использование показаний динамометра и устройства измерения ускорения, отличающийся тем, что устройство измерения ускорения устанавливают на элементе соединения динамометра с основанием, а для определения искомой силы используют формулу1. A method for determining an unsteady force using a dynamometer and an acceleration measuring device connected to the base, including applying a force to the dynamometer and using the readings of the dynamometer and an acceleration measuring device, characterized in that the acceleration measuring device is installed on the connection element of the dynamometer with the base, and to determine the desired forces use the formula
Figure 00000019
Figure 00000019
 где Fx - искомая нестационарная сила;where F x is the required non-stationary force; Μ - суммарная масса элемента приложения силы динамометра и груза или модели;Μ is the total mass of the element of the force application of the dynamometer and the load or model; kx - коэффициент жесткости динамометра;k x - coefficient of rigidity of the dynamometer;
Figure 00000020
первая и вторая производные по времени показаний динамометра;
Figure 00000020
the first and second time derivatives of the dynamometer readings; β - коэффициент демпфирования динамометра;β is the damping coefficient of the dynamometer; AF - показания динамометра;AF - dynamometer readings;
Figure 00000021
- ускорение элемента соединения динамометра с основанием, измеренное акселерометром;
Figure 00000021
- acceleration of the element connecting the dynamometer with the base, measured by the accelerometer; где θ - угол тангажа;where θ is the pitch angle; g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity. 2. Устройство для определения нестационарной силы, содержащее устройство измерения ускорения, динамометр, включающий элемент соединения с основанием, элемент приложения силы, чувствительный элемент и тензорезисторы преобразования деформации чувствительного элемента в электрический сигнал, отличающееся тем, что устройство измерения ускорения прикреплено к элементу соединения динамометра с основанием в направлении работы динамометра.2. A device for determining an unsteady force, containing a device for measuring acceleration, a dynamometer including a connection element with the base, an element for applying force, a sensitive element and strain gauges for converting the deformation of the sensitive element into an electrical signal, characterized in that the device for measuring acceleration is attached to the connection element of the dynamometer with base in the direction of dynamometer operation. 3. Устройство для определения нестационарной силы по п. 2, отличающееся тем, что в качестве устройства измерения ускорения используют акселерометр.3. A device for determining a non-stationary force according to claim 2, characterized in that an accelerometer is used as a device for measuring acceleration.
RU2020117452A 2020-05-27 2020-05-27 Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation RU2743778C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117452A RU2743778C1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117452A RU2743778C1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743778C1 true RU2743778C1 (en) 2021-02-25

Family

ID=74672695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020117452A RU2743778C1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743778C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1550338A1 (en) * 1988-01-18 1990-03-15 Войсковая часть 27177 Method of determining dynamic forces
WO2001006208A1 (en) * 1999-07-16 2001-01-25 Test Measurement Systems, Inc. Methods and systems for dynamic force measurement
RU2244909C2 (en) * 2002-07-12 2005-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Method and device for impact testing
RU2697570C1 (en) * 2018-11-29 2019-08-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Device for measuring aerodynamic force and torque

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1550338A1 (en) * 1988-01-18 1990-03-15 Войсковая часть 27177 Method of determining dynamic forces
WO2001006208A1 (en) * 1999-07-16 2001-01-25 Test Measurement Systems, Inc. Methods and systems for dynamic force measurement
RU2244909C2 (en) * 2002-07-12 2005-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Method and device for impact testing
RU2697570C1 (en) * 2018-11-29 2019-08-15 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Device for measuring aerodynamic force and torque

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103003680B (en) Rigid body characteristic recognition device and rigid body characteristics recognizing method
JP5355077B2 (en) Weighing device, especially multi-row weighing device
RU2368880C1 (en) Test bench for measurement of mass, coordinates of center of masses and tensor of item inertia
EP2280264B1 (en) Standard exciter
Gorbushin et al. Unsteady axial force measurement by the strain gauge balance
Liu et al. Suspension force measuring system for hypersonic wind tunnel test: Design and tests
RU2743778C1 (en) Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation
RU2651627C1 (en) Stand for measurement of loads influencing on the object of aviation equipment
Klaus et al. Determination of model parameters for a dynamic torque calibration device
RU127464U1 (en) STAND FOR MEASURING VERTICAL LOAD AFFECTING THE OBJECT OF AERONAUTICAL ENGINEERING
RU2562273C2 (en) Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item
CN108573084B (en) Environmental vibration test method and system
RU2805127C1 (en) Method for determining mass of moving object (variants)
RU2568956C1 (en) Method to calibrate angular acceleration sensor
RU2805536C1 (en) Method for determining the mass of a moving object (options)
RU2780360C1 (en) Method for determining non-stationary pitch and roll angles and device for its implementation
Ngo et al. Inverse force determination on a small scale launch vehicle model using a dynamic balance
Park et al. Column-type multi-component force transducers and their evaluation for dynamic measurement
RU2781860C1 (en) Stand for measuring aerodynamic forces and moments
RU176079U1 (en) DEVICE FOR MEASURING LIFT POWER AND TORQUE CREATED BY SCREWS OF THE HELICOPTER
SU735960A1 (en) Device for measuring dynamic elasticity modulus of material specimen
Quercetti et al. Instrumented measurements on radioactive waste disposal containers during experimental drop testing
RU2263283C1 (en) Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system
US3401558A (en) Inertia compensated balance system
CN114111698B (en) Calibration method of marine shafting dynamic test system