Стенд теплопрочностных испытаний


 


Владельцы патента RU 2519053:

Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединеие машиностроения" (RU)

Изобретение относится к области прочностных испытаний конструкций летательных аппаратов (ЛА) с тепловым и силовым нагружением. Cтенд теплопрочностных испытаний содержит радиационные нагреватели, дополнительные нагреватели в районе наиболее теплонапряженных и теплоемких мест объекта испытаний (ОИ), снабженные индивидуальными источниками регулируемого напряжения, и систему силового нагружения. Дополнительные нагреватели выполнены в виде контактных нагревателей с резистивными элементами, прижимаемыми электрическими контактами непосредственно к электропроводящей поверхности наиболее теплонапряженных и теплоемких мест ОИ, а один из полюсов электрических контактов соединен общей шиной. Резистивные элементы выполнены в виде двухслойного пакета электропроводящих частиц из высокотемпературных материалов, переходные сопротивления между которыми в основном и определяют общее электрическое сопротивление резистивного элемента. Слой пакета, непосредственно прилегающий к объекту испытаний, обладает большим сопротивлением, а размеры пакета, частиц и степень их сжатия определяются опытным путем. Технический результат заключается в обеспечении необходимой температуры наиболее теплонапряженных и теплоемких мест ОИ, чем обеспечивается большее приближение условий испытаний к натурным. 1 ил.

 

Известен стенд теплопрочностных испытаний [Баранов А.Н. Теплопрочностные испытания летательных аппаратов // Труды ЦАГИ, 1999, вып.2638, с.96÷97] с радиационными нагревателями, на котором напротив наиболее теплоемких мест объекта испытаний установлены радиационные нагреватели, снабженные индивидуальными источниками регулируемого напряжения и обеспечивающие большую плотность теплового потока. При испытаниях тонкостенных подкрепленных конструкций, например, оболочки и шпангоута, тепловой поток, который необходимо подводить к поверхности объекта испытаний напротив шпангоута, будет больше в разы в зависимости от траектории полета. При теплопрочностных испытаниях в условиях высоких температур (более 1300 К) наиболее распространенные радиационные нагреватели на основе кварцевых ламп работают на пределе работоспособности. У таких нагревателей даже с индивидуальным источником напряжения в этом случае нет необходимого многократного запаса по тепловому потоку.

Известен стенд тепловых испытаний конструкций летательных аппаратов с радиационными нагревателями [RU 2037979 C1, H05B 3/06, 11.01.82 (19.06.95)], на котором перед основными нагревателями напротив наиболее теплонапряженных мест объекта испытаний установлены дополнительные нагреватели на основе графитовых излучателей, закрепленные на жестких токоподводах и снабженные индивидуальным источником регулируемого напряжения. На стенде теплопрочностных испытаний кроме радиационных нагревателей присутствуют элементы системы нагружения силовыми нагрузками, прикладываемыми к поверхности объекта испытаний. Установка дополнительных нагревателей напротив поверхности объекта испытаний, особенно в труднодоступных местах, как стык консоли крыла с центропланом затруднительна.

Целью изобретения является максимальное приближение условий испытаний конструкций ЛА к натурным посредством более точного воспроизведения температур наиболее теплоемких, теплонапряженных и труднодоступных мест объекта испытаний.

Это достигается тем, что стенд снабжен дополнительными нагревателями в виде контактных нагревателей с резистивными элементами, прижимаемыми электрическими контактами непосредственно к электропроводящей поверхности наиболее теплонапряженных и теплоемких мест объекта испытаний, один из полюсов электрических контактов соединен общей шиной, резистивные элементы выполнены в виде двухслойного пакета электропроводящих частиц из высокотемпературных материалов, слой пакета, непосредственно прилегающий к объекту испытаний, обладает большим сопротивлением, а размеры пакета, частиц и степень их сжатия подбираются опытным путем.

На чертеже представлена схема стенда. Объектом испытаний 1 является отсек фюзеляжа с центропланом и консолью крыла 2. Объект испытаний через имитаторы 3 смежных отсеков закреплен к силовому порталу 4 стенда. Консоль крыла стыкуется к передней 5 и задней 6 балкам центроплана своими кронштейнами 7. Консоль нагружается системой нагружения 8 силовыми нагрузками посредством тяг, рычажек и гидроцилиндров. Вокруг объекта испытаний расположены радиационные нагреватели 9. К электропроводящей поверхности наиболее теплоемких мест объекта испытаний, местам стыка передней 5 и задней 6 балок центропланов и кронштейнов 7 стыковки консоли прижаты контактные нагреватели 10 с помощью плюсовых 11 и минусовых 12 электрических контактов. Сами электрические контакты прижимаются хомутами через электроизоляторы (на чертеже не показаны). Плюсовые контакты нагревателей соединены общей шиной 13. Электрическое сопротивление шины намного меньше электрического сопротивления корпуса объекта испытаний между местами установки однополюсных контактов. Контактные нагреватели снабжены индивидуальными регулируемыми источниками напряжения 14, полюса которых гальванически развязаны с массой стенда. Контактный нагреватель имеет резистивный элемент, выполненный в виде двухслойного пакета из электропроводящих частиц. Слой 15 пакета, непосредственно прилегающий к электропроводящей поверхности наиболее теплоемких мест объекта испытаний, в данном случае мест стыковки консоли крыла к балкам центроплана, обладает большим сопротивлением по сравнению со вторым слоем 16 пакета. В качестве электропроводящих частиц могут быть применены, например, волокна из тугоплавких металлов или углерода, направленные параллельно нагреваемой поверхности и перпендикулярно току, проходящему через резистивный элемент. При таком расположении частиц сопротивление резистивного элемента определяется в основном переходными сопротивлениями между контактирующими поверхностями частиц и многократно превышает сопротивление, определяемое материалом частиц. Необходимые размеры пакета резистивного элемента, размеры частиц и степень их сжатия определяются опытным путем. Для контроля температур и управления режимами нагрева на объект испытаний в соответствующих местах установлены датчики температуры 17, например термопары.

Предлагаемый стенд теплопрочностных испытаний работает следующим образом. В процессе испытания система нагружения 8 прикладывает по программе силы к консоли крыла 2. Одновременно радиационные нагреватели 9 по программе нагревают поверхности объекта испытаний. Теплоемкие и труднодоступные места объекта испытаний, а именно места стыка передней 5 и задней 6 балок центропланов и кронштейнов 7 стыковки консоли, нагреваются дополнительными контактными нагревателями. Основное тепловыделение в резистивных элементах происходит вблизи и на поверхности нагреваемых мест объекта испытаний. В слое резистивного элемента, прилегающего к электрическому контакту, выделяется значительно меньшее количество тепла, что препятствует его расплавлению. Шина, объединяющая плюсовые контакты, минимизирует неконтролируемые токи через корпус испытуемой конструкции между непарными плюсовыми и минусовыми контактами. Например, между плюсовым контактом передней балки центроплана и минусовым контактом задней балки центроплана.

На дополнительные контактные нагреватели подается автоматически регулируемое напряжение, чтобы обеспечить с требуемой точностью нагрев наиболее теплоемких и теплонапряженных мест объекта испытаний.

Предлагаемый стенд теплопрочностных испытаний обеспечивает проведение прочностных испытаний с нагревом теплоемких и теплонапряженных труднодоступных мест объектов испытаний вплоть до температур плавления стальных конструкций с выделением удельного теплового потока более 2000 кВт/м2.

Стенд теплопрочностных испытаний, содержащий радиационные нагреватели, дополнительные нагреватели, снабженные индивидуальными источниками регулируемого напряжения, и систему силового нагружения, отличающийся тем, что дополнительные нагреватели выполнены в виде контактных нагревателей с резистивными элементами, прижимаемыми электрическими контактами непосредственно к электропроводящей поверхности наиболее теплонапряженных и теплоемких мест объекта испытаний, один из полюсов электрических контактов соединен общей шиной, резистивные элементы выполнены в виде двухслойного пакета электропроводящих частиц из высокотемпературных материалов, слой пакета, непосредственно прилегающий к объекту испытаний, обладает большим сопротивлением, а размеры пакета, частиц и степень их сжатия определяются опытным путем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к стендам для прочностных испытаний авиационных конструкций. Стенд содержит маслонасосную станцию, электрогидравлические усилители, гидравлические цилиндры.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для проведения испытаний на устойчивость электронных плат (ЭП) и их компонентов к механическим воздействиям, например, в космической промышленности.
Изобретение относится к способам неразрушающего контроля технического состояния конусов и устоев железнодорожных мостов и может быть использовано для контроля и диагностики конусов и устоев мостов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к диагностике и мониторингу состояния конструкции зданий или других инженерно-строительных сооружений в процессе строительства и эксплуатации.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов. .

Изобретение относится к области красильно-отделочного производства текстильной промышленности, а также может быть использовано в целлюлозно-бумажной, полиграфической, химической и других отраслях, где применяется валковое оборудование.

Изобретение относится к области гидравлики, в частности к сливу жидкостей из емкостей. .

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для прочностных испытаний авиационных конструкций. .

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к средствам испытания авиационной техники. .

Изобретение относится к прочностным испытаниям конструкций летательных аппаратов (ЛА). Стенд содержит устройство нагружения объекта испытаний распределенными нагрузками в виде наружных ограничительных обечаек с продольными и поперечными ребрами, образующими ячейки, в которых размещены надувные эластичные мешки, соединенные с датчиками давления и с системой подачи переменного давления газа, по краям ячеек установлены эластичные кромки. Эластичные кромки имеют опорную часть, прикрепленную к ребрам, и лепестковую, прижимаемую к объекту испытаний надувными мешками. Ячейки имеют датчик перемещения на ребре, лючок в ограничительной обечайке и снабжены дополнительным датчиком для измерения давления газа в ячейке. Система подачи переменного давления обеспечивает сброс давления в мешке со скоростью падения давления в противоположной ячейке. Высота опорной части и ширина лепестковой части кромки и ее толщина определяются расчетно-опытным путем. Технический результат: повышение надежности проведения испытаний, обеспечение проведения испытаний с нагружением переменными распределенными нагрузками с более точным воспроизведением условий полета. 1 ил.

Изобретение относится к моделированию и может быть использовано для создания модели поведения конструкций и изделий авиационной техники в условиях неопределенности входных параметров. Техническим результатом является повышение точности испытаний механических и эксплуатационных свойств разрабатываемых и восстановленных узлов и деталей. Способ содержит создание модели поведения конструкций и изделий авиационной техники в условиях неопределенности входных параметров на двух уровнях: макроскопическом - методом конечно-элементного моделирования и микроскопическом - методами квантовой механики и молекулярной динамики, сначала рассматриваются микроскопические образцы, представляющие модель, геометрически подобную стандартным образцам, используемым для механических испытаний, которые виртуально испытываются методами молекулярной динамики, а полученные механические параметры микроскопических образцов используют, как недостающие макроскопические параметры в моделях материалов для конечно-элементного моделирования, причем при переходе от микроскопического к макроскопическому уровню моделирования и обратно используют масштабную инвариантность механических параметров и законов. 4 ил.

Изобретение относится к технике испытаний протяженных объектов с переменной по длине жесткостью. Сущность: объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу. Кривизну отдельных участков, расположенных в различных сечениях по длине объекта, измеряют путем последовательной перестановки кривизномера от сечения к сечению по реперным шайбам, сначала в исходном деформированном состоянии при изгибе под действием некоторой начальной нагрузки, а затем при изгибе после приложения заданной дополнительной нагрузки. Вычисляют кривизну каждого участка, соответствующую изгибающему моменту от заданной нагрузки, как разность значений кривизны, измеренной кривизномером в двух указанных деформированных состояниях объекта, и определяют изгибную жесткость в расчетном сечении как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, умноженное на поправочный коэффициент, который предварительно находят расчетным способом по известным функциям распределения номинальных изгибных жесткостей объекта и изгибающих моментов, задаваемых при испытании, как отношение номинального значения средней кривизны участка к номинальному значению кривизны в среднем его сечении. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для прочностных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов на выносливость циклическим приложением внутреннего избыточного давления, создаваемого сжатым воздухом. В процессе реализации предложенного способа увеличение давления воздуха в фюзеляже и его стабилизацию на горизонтальных участках программ обеспечивают одним и тем же входным регулирующим клапаном, имеющим равнопроцентную расходную характеристику. При этом на восходящем участке программы входной регулирующий клапан открывают на заранее заданную величину, обеспечивающую программный темп увеличения давления в фюзеляже, измеряют давление перед входным клапаном и по величине давления корректируют степень открытия клапана. На горизонтальном участке программы входной клапан прикрывают до заданной величины и управление им ведут по давлению в фюзеляже. Технический результат заключается в повышении точности отработки программ нагружения, сокращении технических средств, необходимых для создания установок такого типа, а также расширение области их применения. 3 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для прочностных испытаний фюзеляжа летательных аппаратов на выносливость циклическим нагружением внутренним давлением сжатого воздуха. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности отработки программ нагружения, сокращение технических средств для ее создания, а также расширение области применения. Данный технический результат достигается тем, что в установке используется один входной регулирующий клапан с равнопроцентной характеристикой, который в зависимости от участка программы пневматического нагружения, восходящий или горизонтальный, открывают в большей или меньшей степени, для чего в установку введены два блока уставок открытия клапана, два блока сравнения, два блока задания уровня давления в фюзеляже, блок коррекции, сумматор, таймер, ключевые элементы и линии связи для организации взаимодействия перечисленных функциональных элементов. 3 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для ресурсных испытаний фюзеляжа циклическими нагрузками внутренним избыточным давлением сжатого воздуха. При реализации способа в ходе нагружения фюзеляжа давление сжатого воздуха, поступающего от внешнего источника питания, стабилизируют перед входным большерасходным клапаном. Открывают большерасходный клапан на заранее заданную величину, обеспечивающую программный темп увеличения давления в фюзеляже. На горизонтальном участке большерасходный клапан приоткрывают на заданную величину, обеспечивающую компенсацию части потерь газа из фюзеляжа за счет утечек. Точную компенсацию утечек получают за счет работы малорасходного регулирующего клапана управляемого по величине давления газа в фюзеляже. Технический результат заключается в повышении точности отработки программ нагружения, расширении области применения, упрощении конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, при аттестации, сертификации и исследовании продукции заводов, выпускающих трехниточные шпалы и шпалы с разной шириной колеи. Стенд содержит три независимых следящих электрогидравлических привода, включающих три гидроцилиндра, три сервоклапана, три динамометра, три регулятора и три механических системы, одна из которых содержит рычажную систему, все приводы запитаны от маслонасосной станции и управляются от одной ЭВМ. Один из следящих электрогидравлических приводов закреплен неподвижно, а два других вместе с поперечными балками имеют свободу перемещения. Одна опора шпалы напротив неподвижного привода имеет фиксированное положение, а вторая опора шпалы может менять положение в зависимости от схемы нагружения. Технический результат: возможность проводить испытания любой шпалы с шириной колеи от 1067 до 1520 мм. 4 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для прочностных испытаний летательных аппаратов. Установка содержит трубопроводы подачи и сброса воздуха с расположенными на них клапанами, а также средства автоматического программного управления этими клапанами. В состав средств автоматического управления входят регулятор давления, датчик давления, блок задания программ, два блока сравнения, два блока задания уровней давления, логический элемент и связи для организации взаимодействия перечисленных функциональных элементов. Технический результат заключается в повышении точности отработки программ нагружения и сокращение технических средств, необходимых для создания установок такого типа. 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам контроля состояния летательных аппаратов в процессе эксплуатации. Система контроля технического состояния конструкций летательного аппарата содержит датчики технического состояния лопастей винта вертолета или консолей крыла самолета и блок-регистратор, размещенный на их борту. На каждой лопасти винта вертолета и каждой консоли крыла самолета установлены не менее двух волоконно-оптических тензодатчиков на основе брэгговской решетки и не менее двух виброакустических датчиков. Система включает волоконно-оптические магистральные кабели, оптические разъемы, электрические шины управления, оптические свитчи, волоконно-оптические измерительные линии. В вертолетную систему контроля дополнительно входит оптический вращающийся соединитель. Блок-регистратор содержит блок опорного сигнала, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа, блок управления и анализа информации, блок хранения информации, имеет вход-выход электрического сигнала управления и вход электропитания, блок электропитания. Тензодатчики и виброакустические датчики вмонтированы в толщу композиционного материала в самые нагруженные части лонжеронов лопастей винта вертолета и консолей крыла самолета. Достигается возможность контроля технического состояния лонжеронов лопастей и консолей крыла, выполненных из композиционных материалов, при производстве и эксплуатации авиационной техники. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изделие относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для прочностных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов. Стенд содержит систему циклических нагрузок сжатым воздухом, состоящую из источника сжатого воздуха, основного трубопровода подачи сжатого воздуха в фюзеляж с расположенным на нем входным большерасходным регулирующим клапаном, байпасного трубопровода, трубопровода сброса воздуха из фюзеляжа с расположенным на нем клапаном сброса, средствами защиты фюзеляжа от перегрузки избыточным давлением сжатого воздуха и устройством шумоглушения, а также средств автоматического программного управления, включающих в свой состав регулятор давления в фюзеляже и первый датчик давления. Дополнительно в конструкцию стенда введены регулятор давления "после себя" на первом байпасном трубопроводе, второй байпасный трубопровод, параллельный входному регулирующему клапану с расположенными на нем ручным и соленоидным клапанами, блок коррекции степени открытия входного регулирующего клапана, таймер, командоаппарат, блоки сравнения уровней давления и ключевой элемент для управления работой регулирующего клапана и всей системой управления избыточным давлением в фюзеляжах испытуемых летательных аппаратов. Техническим результатом изобретения является повышение точности отработки программ нагружения фюзеляжей внутренним избыточным давлением при испытаниях на выносливость, а также расширение области применения стенда. 2 ил.
Наверх