Испытательная установка

 

Использование: для испытаний по изучению течений перед водозаборником. Сущность изобретения: на стенках емкости с рабочей жидкостью размещен механизм крепления вертикального и горизонтального трубопроводов (ТП) и испытуемого водозаборника, соединенных с двумя насосами различной производительности. В материалах насосов установлены краны и расходомер, вспомогательный бак и контрольно-измерительная аппаратура. Механизм крепления снабжен вертикальным и горизонтальным приводами и штоками для перемещения ТП, выполненных телескопическими. Неподвижная труба вертикального ТП соединена с насосом меньшей производительности, его подвижная труба снабжена направляющими пластинами, закрепленными на ее свободном конце и размещенными в пазу. Паз выполнен вдоль соединенной с водозаборником подвижной горизонтальной трубы горизонтально ТП, неподвижная труба которого снабжена гибким шлангом с насосом большей производительности. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к испытательным установкам, в частности позволяющим проводить испытания по изучению течений перед водозаборником.

Известен стенд для испытаний гидромашины, содержащий емкость с рабочей жидкостью, на стенках которой размещен механизм крепления вертикального и горизонтального трубопроводов и испытуемого водозаборника, соединенных с двумя насосами различной производительности, в магистралях которых установлены краны и расходомер, а также вспомогательный бак и контрольно-измерительную аппаратуру.

Недостатками известного стенда является ограниченность диапазона испытаний, так как они по истечении жидкости через водозаборник проводятся поочередно, сначала с насосом меньшей производительности, а затем с насосом большей производительности, а также механизм крепления вертикального и горизонтального трубопроводов закреплен жестко, поэтому регулирование местоположения водозаборника осуществляется вручную.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона испытаний и повышение механизации процессов при их проведении на установке.

Для решения поставленной технической задачи на установке механизм крепления снабжен вертикальным и горизонтальным приводами со штоками для перемещения трубопроводов, а последние выполнены телескопическими, причем неподвижная труба вертикального трубопровода соединена с насосом меньшей производительности, а его подвижная труба снабжена направляющими пластинами, закрепленными на ее свободном конце и размещенными в пазу, выполненном вдоль соединенной с водозаборником подвижной горизонтальной трубы горизонтального трубопровода, неподвижная труба которого снабжена гибким шлангом для соединения с насосом большей производительности, и, кроме того, вертикальный привод снабжен подвижной платформой и выполнен с вертикальным штоком, соединенным с подвижной горизонтальной трубой, а горизонтальный привод закреплен неподвижно и выполнен с горизонтальным штоком, на котором установлена указанная подвижная платформа, и с наклонным штоком, один конец которого шарнирно соединен с горизонтальной подвижной трубой, а другой установлен с помощью подвижной опоры на горизонтальном штоке.

В предлагаемом техническом решении существенными и отличительными признаками являются наличие на механизме крепления вертикального и горизонтального приводов со штоками для перемещения подвижных труб вертикального и горизонтального трубопроводов вверх-вниз и вперед-назад, выполненных телескопическими, а также наличие подвижной платформы, соединенной с горизонтальным приводом через горизонтальный шток, на которой расположен вертикальный привод с вертикальным штоком, соединенным с подвижной трубой горизонтального трубопровода, которая через наклонный шток шарнирно соединена с горизонтальным штоком горизонтального привода, закрепленного неподвижно.

В предлагаемой установке введение данных признаков позволит расширить диапазон испытаний путем повышения расхода истечения жидкости через сечение водозаборника до 4-5 кг/с (жидкость истекает не только при работе насосов меньшей или большей производительности поочередно, а при их совместной работе), и чисел Рейнольдса до 10⁵-10⁶, а также проводить испытания не только на режимах стоянки, но и при рулении, на имитационных режимах взлета и посадки водозаборника (модели самолета) с механизацией данных процессов.

Изобретение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой испытательной установки, вид спереди; на фиг. 2 узел I, крепление неподвижной вертикальной трубы и гибкого шланга к основанию емкости; на фиг. 3 узел II, соединение подвижной с неподвижной трубами вертикального трубопровода; на фиг. 4 узел III, соединение подвижной трубы вертикального трубопровода с неподвижной трубой горизонтального трубопровода; на фиг. 5 вид по стрелке А, механизм крепления вертикального и горизонтального трубопроводов; на фиг. 6 вид по стрелке Б, крепление наклонного штока; на фиг. 7 вид по стрелке В, то же, вид сбоку.

Испытательная установка (фиг. 1) содержит емкость 1, расположенную на площадке 2, с рабочей жидкостью 3, на стенках которой размещен механизм крепления 4 вертикального и горизонтального трубопроводов, выполненные телескопическими и состоящие соответственно из неподвижной 5 и подвижной 6 вертикальных труб, из неподвижной 7 и подвижной 8 горизонтальных труб и испытуемого водозаборника 9, соединенных с двумя насосами меньшей 10 и большей 11 производительности, в магистралях которых установлены краны 12, 13 и 14, расходомер 15, а также вспомогательный бак 16 с установленным в его магистрали краном 17, контрольно-измерительную аппаратуру 18 и пульт управления 19, на панелях которого расположены элементы управления.

Неподвижная труба 5 вертикального трубопровода (фиг. 2) соединена с насосом 10 меньшей производительности, а на нее насажены крепежная втулка 20, соединенные винтами 21, и резиновая прокладка 22, зафиксированные болтовым соединением 23 к основанию емкости 1, а стыки загерметизированы герметиком 24.

На верхней конце неподвижной трубы 5 вертикального трубопровода (фиг. 3) установлена направляющая втулка 25, во внутреннем отверстии которой посажено резиновое уплотнение 26, соединенные винтами 27.

Подвижная труба 6 вертикального трубопровода установлена в отверстии неподвижной трубы 7 горизонтального трубопровода и они соединены направляющими пластинами 28 (фиг. 4) при помощи винтов 29. Направляющие пластины 28 размещены в пазу, выполненном вдоль соединенной с водозаборником 9 винтами 30 подвижной трубы 8 горизонтального трубопровода, на концах которой внутри посажены резиновые уплотнения 31. Места соединения подвижной трубы 6 вертикального трубопровода и неподвижной трубы 7 горизонтального трубопровода загерметизированы герметиком 32.

Неподвижная труба 7 горизонтального трубопровода снабжена гибким шлангом 33 (фиг. 1), затянутым хомутом 34, который соединен с насосом 11 большей производительности аналогично узлу крепления, показанном на фиг. 2. В верхней части подвижной трубы 8 горизонтального трубопровода расположен узел 35, закрепленный потайными винтами 36.

Механизм крепления 4 снабжен вертикальным 37 и горизонтальным 38 приводами (фиг. 5). Вертикальный привод 37 снабжен подвижной платформой 39 с уголком 40, соединенными хомутом 41, способной к перемещению по направляющим осям 42, прикрепленным к стенкам емкости 1 болтами 43 с вертикальным штоком 44, соединенным винтовым соединением в узле 35 с подвижной трубой 8 горизонтального трубопровода. Горизонтальный привод 38 укреплен неподвижно в вильчатом узле крепления 45, закрепленном на стенке емкости 1, и выполнен с горизонтальным штоком 46, соединенным с подвижной платформой 39 и наклонным штоком 47. Крепление горизонтального штока 46 к подвижной платформе 39 осуществляется шплинтами 48, а с горизонтальным приводом 38 винтовым соединением 49. Крепление одного конца наклонного штока 47 (фиг. 6 и 7) к вертикальному штоку 44 вертикального привода 37 шарнирное, осуществляется винтовым соединением 50, а другой конец установлен с помощью подвижной опоры 51 на горизонтальном штоке 46.

Испытательная установка работает следующим образом.

При открытии крана 17 рабочая жидкость 3 из вспомогательного бака 16 заполняет емкость 1 до заданного уровня и после его заполнения кран 17 закрывают. С пульта управления 19 подают команду на открытие крана 14 и на перемещение вертикального привода 37 с вертикальным штоком 44 вниз, вместе с которыми происходит перемещение наклонного штока 47 в подвижной опоре 51 и подвижной трубы 6 вертикального трубопровода, а следовательно, и испытуемого водозаборника 9 до заданной высоты h от свободной поверхности раздела сред (уровня рабочей жидкости 3). Испытание осуществляют на режиме стоянки водозаборника 9. Открывают краны 12 и 17, при помощи которого обеспечивают поддержание заданного уровня рабочей жидкости 3 в емкости 1 (постоянство h). Включают в работу насос 10 меньшей производительности с заданием ему минимального режима работы. Истечение рабочей жидкости 3 через водозаборник 9 происходит по следующей магистрали неподвижная труба 7 горизонтального трубопровода, подвижная 6 и неподвижная 5 трубы вертикального трубопровода, насос 10 меньшей производительности, кран 12, расходомер 15 и кран 14 на слив. В ходе дальнейших испытаний постепенно увеличивают режим работы насоса 10 меньшей производительности, тем самым увеличивают расход рабочей жидкости 3 через испытуемый водозаборник 9, а после отработки насоса 10 меньшей производительности на максимальном режиме одновременно производят открытие крана 13 закрытие крана 12 и включение в работу насоса 11 большей производительности с заданием ему минимального режима работы. Истечение рабочей жидкости 3 через водозаборник 9 происходит по следующей магистрали неподвижная труба 7 горизонтального трубопровода, гибкий шланг 33, насос 11 большей производительности, кран 13, расходомер 15, кран 14 на слив. В ходе дальнейших испытаний режим работы насоса 11 большей производительности постепенно увеличивают, а соответственно увеличивают расход рабочей жидкости 3 через испытуемый водозаборник 9 и при отработке насоса 11 большей производительности на максимальном режиме производят возвращение его режима работы на минимальной и одновременно открывают кран 12 с включением в работу насоса 10 меньшей производительности с заданием ему минимального режима работы. Рабочая жидкость 3 истекает через водозаборник 9 по двум ранее рассмотренным магистралям на слив с постепенным увеличением режима работы насоса 10 меньшей производительности, а при отработке его на максимальном режиме с постепенным увеличением режима работы насоса 11 большей производительности до максимального. Расход рабочей жидкости 3 в магистралях постепенно увеличивается и достигает максимального при работе на максимальных режимах насосов 10 и 11. По завершении испытания выключают насосы 10 меньшей и 11 большей производительности, а также закрывают краны 12, 13, 14 и 17. Определение параметра расхода рабочей жидкости 3 через испытуемый водозаборник 9 осуществляют на расходомере 15, а параметров испытания контрольно-измерительной аппаратурой 18, управляемой с пульта управления 19.

При испытании в дальнейшем на установке испытуемого водозаборника 9 на режимах трогания с места, руления (перемещение в горизонтальной плоскости), имитационных режимах взлета и посадки (одновременное перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях) операции по установке заданной высоты h, регулирование кранами 12, 13, 14 и 17, режимами работы насосов меньшей 10 и большей 11 производительности осуществляют в той же последовательности, что и при испытании водозаборника 9 на режиме стоянки с постепенным увеличением расхода рабочей жидкости 3 через его сечение.

Процесс испытания водозаборника 9 на режимах трогания с места и руления (перемещение в горизонтальной плоскости) состоит в следующем.

С пульта управления 19 подают команду горизонтальному приводу 38 механизма крепления 4 на перемещение вперед горизонтального штока 46 и наклонного штока 47. Одновременно горизонтальный шток 46 перемещают вперед по направляющим осям 42 подвижную платформу 39, а следовательно, и вертикальный привод 37 с вертикальным штоком 44, и наклонный шток 47, концы которого упираются через шарнирное соединение 50 в вертикальный шток 44 и в стенки подвижной опоры 51 горизонтального штока 46. Механизм крепления 4 при помощи узла 35, где закреплен винтовым соединением вертикальный шток 44, перемещает вперед подвижную трубу 8 горизонтального трубопровода вместе с испытуемым водозаборником 9 по неподвижной трубе 7 горизонтального трубопровода, скользя своим пазом по направляющим пластинам 28 до упора ее боковых стенок в боковые стенки паза подвижной трубы 8. После этого горизонтальной привод 38 останавливают и подают команду на его возвращение в исходное состояние, тем самым возвращая и подвижную трубу 8 горизонтального трубопровода с водозаборником 9 в первоначальное положение. В дальнейшем ход испытаний повторяют по мере увеличения расхода рабочей жидкости 3 через испытуемый водозаборник 9.

Процесс испытания на установке испытуемого водозаборника 9 на имитационном режиме взлета (одновременное перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях) состоит в следующем. С пульта управления 19 подают команду горизонтальному приводу 38 механизма крепления 4 на перемещение вперед горизонтального штока 46 и наклонного штока 47. Как и в предыдущем варианте испытания происходит перемещение вперед подвижной трубы 8 горизонтального трубопровода. Через 2-3 с подают команду вертикальному приводу 37 на перемещение вверх, который своим вертикальным штоком 44, а также перемещением наклонного штока 47 в подвижной опоре 51, вытягивает подвижную трубу 6 из неподвижной трубы 5 вертикального трубопровода, тем самым совершает и перемещение вверх горизонтальный трубопровод с водозаборником 9. Происходит одновременное перемещение подвижных 6 и 8 труб вертикального и горизонтального трубопроводов соответственно вверх вперед, а вместе с ними и водозаборника 9 до упора боковых стенок направляющих пластин 28 в боковые стенки паза подвижной трубы 8 горизонтального трубопровода. После этого оба привода 37 и 38 останавливают и пода-ют команду на возвращение в исходное состояние, при этом в первоначальное положение возвращают подвижные трубы 6 и 8 вертикального и горизонтального трубопроводов с испытуемым водозаборником 9. В дальнейшем ход испытаний повторяют по мере увеличения расхода рабочей жидкости 3 через водозаборник 9.

Процесс испытания на установке водозаборника 9 на имитационном режиме посадки (одновременное перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях) состоит в следующем.

Перед испытанием водозаборник 9 устанавливают на большую высоту h, чем заданная, путем подачи с пульта управления 19 команды на перемещение вниз вертикального привода 37 вместе со своим вертикальным штоком 44, которые перемещают вниз в неподвижной трубе 5 подвижную трубу 6 вертикального трубопровода, определяя первоначальное положение водозаборника 9 перед испытанием. Затем подают команду горизонтальному приводу 38 на перемещение вперед. Как и при испытании на имитационном режиме взлета происходит перемещение водозаборника 9 вперед, а через 2-3 с подают команду вертикальному приводу 37 с вертикальным штоком 44 на перемещение вверх, тем самым подвижная труба 8 совершает движение вперед по неподвижной трубе 7 горизонтального трубопровода, а подвижную трубу 6 вытягивают из неподвижной трубы 5 вертикального трубопровода. Одновременное перемещение водозаборника 9 в горизонтальной и вертикальной плоскостях вперед-вниз относительно уровня рабочей жидкости 3 (уменьшение h) приводит к имитации режима посадки. В дальнейшем ход испытаний повторяют по мере увеличения расхода рабочей жидкости 3 через сечение водозаборника и возвращения его в исходное состояние.

При установке испытуемого водозаборника 9 на новую высоту h от уровня рабочей жидкости 3 ход испытаний повторяют для ранее рассмотренных режимов его работы и т.д.

Применение предлагаемой установки позволяет расширить диапазон испытаний путем увеличения расхода рабочей жидкости через сечение водозаборника до 4-5 кг/с, чисел Рейнольдса до 10⁵-10⁶, что будет способствовать изготовлению моделей водозаборников большими по размерам с более точным соблюдением их геометрии, а также проведение испытаний не только на режиме стоянки, но и на режимах трогания с места, руления и имитационных режимах взлета (посадки) с уменьшением времени на проведение испытаний за счет механизации основных процессов.

Формула изобретения

1. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая емкость с рабочей жидкостью, на стенках которой размещен механизм крепления вертикального и горизонтального трубопроводов и испытуемого водозаборника, соединенных с двумя насосами различной производительности, в магистралях которых установлены краны и расходомер, а также вспомогательный бак и контрольно-измерительную аппаратуру, отличающаяся тем, что механизм крепления снабжен вертикальным и горизонтальным приводами со штоками для перемещения трубопроводов, а последние выполнены телескопическими, причем неподвижная труба вертикального трубопровода соединена с насосом меньшей производительности, а его подвижная труба снабжена направляющими пластинами, закрепленными на ее свободном конце и размещенными в пазу, выполненном вдоль соединенной с водозаборником подвижной горизонтальной трубы горизонтального трубопровода, неподвижная труба которого снабжена гибким шлангом для соединения с насосом большей производительности.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вертикальный привод снабжен подвижной платформой и выполнен с вертикальным штоком, соединенным с подвижной горизонтальной трубой, а горизонтальный привод закреплен неподвижно и выполнен с горизонтальным штоком, на котором установлена указанная подвижная платформа, и с наклонным штоком,один конец которого шарнирно соединен с горизонтальной подвижной трубой, а другой установлен с помощью подвижной опоры на горизонтальном штоке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7