Способ определения тяги реактивного двигателя и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к ракетной и силоизмерительной технике и могут быть использованы в системах замера тяги реактивных двигателей при их отработке. Способ включает установку двигателя на один конец рычажного элемента, закрепленного с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, запуск двигателя и измерение тяги путем воздействия рычажного элемента на измерительный преобразователь. Рычажный элемент выполнен в виде подпружиненной двутавровой балки, измерительный преобразователь размещен на другом конце рычажного элемента, установку двигателя осуществляют вертикально или горизонтально, при этом расположение двигателя и измерительного преобразователя выбирают исходя из необходимой точности определения тяги. Предложенный способ реализует устройство, содержащее рычажный элемент, закрепленный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и установленный на одном конце реактивного двигателя, а на другом - измерительный преобразователь, выполненный с обеспечением установки двигателя вертикально или горизонтально, а также с возможностью изменения расположения двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения балки. При этом рычажный элемент выполнен в виде подпружиненной двутавровой балки, а измерительный преобразователь размещен на другом конце рычажного элемента. Технический результат заключается в повышении точности измерения тяги и возможности проведения измерений в широких пределах при одном датчике давления. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к ракетной и силоизмерительной технике и может быть использовано в системах замера тяги реактивного двигателя (РД) при наземной отработке.

Известен способ, реализованный в тягомерном устройстве (RU №2221995 С2, МПК G01L 5/00, опубл. от 20.01.04), 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.

Описанному способу присущи следующие недостатки: чем меньше торсионная труба, тем большее влияние оказывает конструкция соединительного узла подводящего патрубка с торсионной трубой, полностью избавиться от этого влияния невозможно, пока имеется жесткая механическая связь подающего трубопровода с рабочей камерой. При тарировке устройства действует паразитное усилие, создаваемое подводящим патрубком на торсионную трубу, т.е. тарировка проводится с систематической погрешностью, которая отразится на замерах тяги.

Наиболее близким к заявленному является способ (RU №2307331 Cl, МПК G01L 5/13, опубл. 27.09.2007 г.), включающий установку двигателя на один конец рычажного элемента, закрепленного в станине с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, запуск двигателя и измерение тяги путем воздействия рычажного элемента на измерительный преобразователь.

Недостатками описанного способа являются следующие: при установке датчика на нулевую отметку сложно учесть влияние массы рабочего тела на показания датчика тяги, кроме того, вследствие дросселирования через зазор возникает паразитный расход рабочего тела и трудности с определением фактического расхода рабочего тела из РД, ограничение диапазона измеряемой тяги.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа, повышающего точность определения тяги и возможность измерения тяги в широких пределах ее изменения при одном и том же датчике давления.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ определения тяги реактивного двигателя, включающий установку двигателя на один конец рычажного элемента, закрепленного в станине с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, запуск двигателя и измерение тяги путем воздействия рычажного элемента на измерительный преобразователь, при этом используют рычажный элемент, выполненный в виде подпружиненной двутавровой балки, и измерительный преобразователь, размещенный на другом конце рычажного элемента и представляющий собой датчик давления с гидравлической силоизмерительной системой, установку двигателя осуществляют вертикально или горизонтально, при этом расположение двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения балки выбирают исходя из условия обеспечения необходимой точности определения тяги, перед запуском двигателя осуществляют нагружение датчика давления и регистрируют его начальное показание.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что для определения тяги используют рычажный элемент, выполненный в виде подпружиненной двутавровой балки, и измерительный преобразователь, размещенный на другом конце рычажного элемента и представляющий собой датчик давления с гидравлической силоизмерительной системой, установку двигателя осуществляют вертикально или горизонтально, при этом расположение двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения балки выбирают исходя из условия необходимой точности определения тяги, а перед запуском двигателя осуществляют нагружение датчика давления и регистрируют его начальное показание.

Рычажный элемент, выполненный в виде подпружиненной двутавровой балки, и измерительный преобразователь, размещенный на другом конце рычажного элемента и представляющий собой датчик давления с гидравлической силоизмерительной системой, такая схема устройства позволяет расширить диапазон значений измеряемой тяги, применяя при этом датчик давления. Возможность расположения двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения горизонтально или вертикально в зависимости от требуемой точности определения тяги позволяет избежать погрешностей измерения, которые неизбежно возникают в прототипе в результате дросселирования через зазор. Масштабирование величины измеряемой тяги возможно за счет изменения площади поршня. Поршень с уменьшенной площадью дает увеличение давления для реактивных двигателей с малой тягой. Соответственно, увеличение площади поршня уменьшает давление для двигателей с большой тягой. Влияние массы патрубка на измерение тяги учитывается путем регистрации начального показания датчика давления.

Изменение массы реактивного двигателя в процессе его работы вносит погрешность в измерение тяги, однако, это устраняется, если ось расположить вертикально. В этом случае наличие подводящего патрубка и изменение массы реактивного двигателя при его работе не влияют на показания датчика давления. Для получения необходимой точности измерения необходимо обеспечить вертикальность оси и перпендикулярность опорной поверхности балки к продольной оси реактивного двигателя. Устройство должно быть оттарировано с использованием калиброванных нагрузок.

Известно устройство для измерения тяги, наиболее близкое к заявляемому - тягомерное устройство "Техническое описание тягомерного устройства 07-21-0024, предприятие КБ "Южное", г.Днепропетровск, 1970 г.". Устройство содержит рычажную трубу, на одном плече которой вертикально установлен двигатель с соплом, направленным вверх, а на другом размещены грузы, уравновешивающие вес двигателя. Подача рабочего тела осуществляется через упругую и протяженную трубу, соединенную в центре с рычажной трубой. Прототип содержит также средства замера параметров рабочего тела (давления и температуры) на входе в двигатель и средство измерения тяги, к которому относится преобразователь (тензодатчик) линейного перемещения рычажной трубы в момент приложения силы.

Описанному устройству присущи следующие недостатки: из-за сложности изготовления тягомерного устройства на него накладываются дополнительные требования к подводящей торсионной трубе, от которой зависит погрешность измерения, кроме того, устройство имеет ограниченный диапазон измерения тяги.

Для устранения указанных недостатков, с целью повышения точности измерения тяги и возможности измерения тяги в широких пределах ее изменения при одном и том же датчике давления, предлагается устройство, реализующее предложенный способ.

Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией устройства для определения тяги реактивного двигателя, которое содержит рычажный элемент, закрепленный в станине с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и выполненный с обеспечением установки на одном его конце реактивного двигателя, а на другом - измерительного преобразователя, при этом оно выполнено с обеспечением установки двигателя вертикально или горизонтально, а так же с возможностью изменения расположения двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения балки, исходя из условия обеспечения необходимой точности определения тяги, рычажный элемент выполнен в виде подпружиненной двутавровой балки, измерительный преобразователь размещен на другом конце рычажного элемента и представляет собой датчик давления с гидравлической силоизмерительной системой, включающей толкатель, поршень, масляный резервуар, подвижно контактирующий с опорной плитой.

Таким образом, заявляемое устройство устраняет следующие недостатки прототипа: за счет выполнения измерительного преобразователя в виде датчика давления с гидравлической силоизмерительной системой не требуется изготовления сложного и дорогостоящего тягомерного устройства за счет возможности перемещения двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения подпружиненной с обоих концов балки исключается необходимость подбора и размещения груза, необходимого для уравновешивания двигателя, благодаря возможности в заявляемом устройстве размещения двигателя горизонтально, исключается паразитарный расход рабочего вещества, и не накладывается дополнительных требований на подводящий патрубок, который вносил в прототипе большую погрешность измерения.

Предлагаемый способ реализуется описанным устройством для замера тяги, сущность которого иллюстрируется фиг.1, фиг.2.

Способ измерения тяги реактивного двигателя заключается в следующем.

Двигатель устанавливают на конец балки 1. На противоположном конце балки 1 размещен толкатель 2, передающий усилие на поршень 3, балка 1 закреплена на оси 4 с двумя подшипниками 5. Поршень 3 через жидкую среду (масло) в резервуаре 6 воздействует на датчик давления, пружина 7 обеспечивает начальное поджатие толкателя к поршню с силой f1, пружина 8 обеспечивает начальное поджатие толкателя к поршню с силой f2, перемещение резервуара ограничено опорной плитой 9, тяга реактивного двигателя пропорциональна давлению масла Р, которое регистрируется датчиком, реактивный двигатель и толкатель могут устанавливаться на разных расстояниях от оси 4 (L1 и L2), что позволяет измерять тягу в широком диапазоне ее изменения. При L1=max и L2=min испытываются двигатели с малой тягой, при L1=min и L2 - с большой. Тяга определяется по формуле:

R=[SnPL2-L(f1+f2)/2]/L1.

где Sn - площадь поршня;

L - расстояние между продольными осями пружин 7 и 8;

L1 - расстояние от оси балки до оси двигателя;

L2 - расстояние от оси балки до оси датчика.

Устройство работает следующим образом: перед запуском РД для обеспечения заданной точности измерения производится натяг пружин 7 и 8. Фиксируется начальное показание датчика давления. После запуска РД усилие через рычажную балку, толкатель и поршень воздействуют на масло в резервуаре, при вертикальном расположении оси подводящий патрубок и масса РД не влияют на точность измерения. По зарегистрированным показаниям датчика давления определяется текущая тяга РД.

Предлагаемый способ определения тяги и устройство для его осуществления реализуемы практически, составные элементы устройства не являются дефицитными. Способ и устройство успешно применяются при отработке реактивных двигателей на этапах научно-технических работ, сдаче изделий в серию, а так же при проверке серийных изделий.

1. Способ определения тяги реактивного двигателя, включающий установку двигателя на один конец рычажного элемента, закрепленного в станине с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, запуск двигателя и измерение тяги путем воздействия рычажного элемента на измерительный преобразователь, отличающийся тем, что используют рычажный элемент, выполненный в виде подпружиненной двутавровой балки, и измерительный преобразователь, размещенный на другом конце рычажного элемента и представляющий собой датчик давления с гидравлической силоизмерительной системой, установку двигателя осуществляют вертикально или горизонтально, при этом расположение двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения балки выбирают исходя из условия обеспечения необходимой точности определения тяги, перед запуском двигателя осуществляют нагружение датчика давления и регистрируют его начальное показание.

2. Устройство для определения тяги реактивного двигателя, содержащее рычажный элемент, закрепленный в станине с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и выполненный с обеспечением установки на одном конце реактивного двигателя, а на другом - измерительного преобразователя, отличающееся тем, что оно выполнено с обеспечением установки двигателя вертикально или горизонтально, а также с возможностью изменения расположения двигателя и измерительного преобразователя относительно оси вращения балки исходя из условия необходимой точности определения тяги, при этом рычажный элемент выполнен в виде подпружиненной двутавровой балки, а измерительный преобразователь размещен на другом конце рычажного элемента и представляет собой датчик давления с гидравлической силоизмерительной системой, включающей толкатель, поршень, масляный резервуар, подвижно контактирующий с опорной плитой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно к средствам измерения боковых составляющих вектора тяги электрореактивных двигателей (ЭРД). .

Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно к средствам измерения боковых составляющих вектора тяги электрореактивных двигателей (ЭРД). .

Изобретение относится к области авиации, а именно к системам проведения летных исследований летательных аппаратов (ЛА) для измерения суммарной тяги их двигателей. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно к средствам измерения тяги электрореактивных двигателей (ЭРД), в частности плазменных ускорителей с замкнутым дрейфом электронов, магнитоплазмодинамических двигателей, и может также использоваться для измерения тяги, создаваемой различными генераторами плазменных струй.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки силы тяги винта и диагностики опасного значения радиального зазора между торцом лопасти и капотом винтовентиляторной силовой установки (ВВСУ).

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.

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных авиационных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги турбореактивных (ТРД) и турбореактивных двухконтурных (ТРДД) двигателей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для замеров силы тяги реактивного двигателя. .

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателям (ГПВРД), и может быть использовано для определения их тягово-экономических характеристик по результатам летных испытаний.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, к испытаниям гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ГПВРД), и может быть использовано для определения их тяговых характеристик по результатам летных испытаний двигателей на гиперзвуковой летающей лаборатории (ГЛЛ) с большим аэродинамическим качеством.

Изобретение относится к методам испытаний и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной тяговой мощности транспортной машины (преимущественно трактора)

Изобретение относится к методам испытаний и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной эффективной мощности двигателя транспортной машины (преимущественно трактора)

Изобретение относится к испытательной технике и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения общего технического состояния транспортной машины, ее муфты сцепления и двигателя

Изобретение относится к области сельхозмашиностроения, в частности к устройствам для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной тяговой мощности транспортной машины (преимущественно трактора)

Изобретение относится к оборудованию для испытания колесных транспортных средств

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу тяговых испытаний транспортных машин (преимущественно трактора) при трогании с места под нагрузкой

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и лесохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных приборов, и может быть использовано для изучения силовых характеристик рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Техническим результатом является возможность одновременного измерения всех трех составляющих силы сопротивления. Установка для объемного тензометрирования включает две рамки, кронштейны крепления к навесной системе, механизм крепления рабочего органа, шесть тяг, на каждой из которых установлены измерительные звенья. Рамки соединены при помощи трех параллельных тяг и трех тяг-раскосов, концы которых закреплены посредством шаровых шарниров, причем схема расположения тяг обеспечивает взаимную неподвижность рамок, а использование шаровых шарниров позволяет избежать передачи тягами крутящих и изгибающих моментов и на измерительные звенья действуют лишь сжимающие и растягивающие силы, параллельные направлению тяг. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к устройствам для измерения силы тяги на крюке транспортной машины. Динамометр для тяговых испытаний машин содержит опорный и прижимной диски с проушинами, цилиндр с размещенной в нем камерой сжатия, заполненной маслом, поршень со штоком, манометр и датчик давления. Полость камеры сжатия сообщена с полостью манометра, а также с датчиком давления. Опорный диск выполнен в виде корпуса, в котором размещен цилиндр с камерой сжатия, заполненной маслом, и поршень со штоком. Шток выполнен в виде толкателя и установлен в корпусе соосно с поршнем и с возможностью взаимодействия с ним. Прижимной диск выполнен в виде шкворня тормозного устройства, который имеет возможность взаимодействия с толкателем. В корпусе выполнены две проушины, одна из которых под шкворень тормозного устройства в виде продольной прорези, а другая под шкворень испытываемой машины - в виде отверстия. Достигается упрощение конструкции динамометрического устройства. 1 ил.
Наверх