Устройство тестирования конструкции фюзеляжа с продольной и окружной кривизной
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для тестирования конструкций, в частности венца фюзеляжа с продольной и окружной кривизной. Устройство содержит средства (30, 40) приложения сил к венцу (10) фюзеляжа с продольной и окружной кривизной. Оно содержит опорные средства (50), выполненные с возможностью установки на них венца (10) фюзеляжа и средств (30, 40) приложения сил. Средства (30, 40) приложения сил установлены между упомянутыми опорными средствами (50) и средствами (70) передачи сил, неподвижно соединенными с упомянутым венцом (10) фюзеляжа, и выполнены с возможностью приложения сил кручения и растяжения/сжатия, тангенциальных в точке их приложения к венцу (10) фюзеляжа. Технический результат заключается в проведении тестирования конструкции фюзеляжа с двойной кривизной с воспроизводством реальных усилий, действующих на конструкцию фюзеляжа самолета. 12 з.п. ф-лы, 16 ил., 1 табл.
Настоящее изобретение касается устройства тестирования конструкции фюзеляжа с двойной кривизной.
Более конкретно, в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство тестирования, позволяющее тестировать по статичности, усталости и по стойкости к повреждениям конструкцию фюзеляжа с двойной кривизной, то есть с продольной и окружной кривизной.
На практике эти конструкции фюзеляжа являются венцами фюзеляжа, обычно применяемыми для выполнения заднего или переднего фюзеляжа самолета.
Известно применение такого устройства тестирования для приложения к конструкции фюзеляжа при помощи системы приложения усилий, воспроизводящих усилия, действующие на конструкцию фюзеляжа во время ее эксплуатации. Эти усилия обычно являются силами растяжения или сжатия, действующими в продольном направлении конструкции, силами кручения по окружности конструкции и силами давления, связанными с разностью давления между внутренним объемом самолета и наружным пространством.
Так, известно устройство тестирования, позволяющее прикладывать силы давления и осевую механическую нагрузку на конструкцию с одной кривизной типа цилиндрического кольца, описанное в документе “Development of a test texture for fuselage curved panels”, M.Langon and C.Meyer, CEAT, ICAF 1999, стр.745-753.
Однако такое устройство невозможно применить для конструкции фюзеляжа с двойной кривизной таким образом, чтобы оно воспроизводило реальные усилия, действующие на конструкцию фюзеляжа самолета.
Задачей настоящего изобретения является решение вышеуказанных проблем и создание устройства тестирования конструкции фюзеляжа с двойной кривизной.
Для этого устройство тестирования, применяемое для конструкции фюзеляжа с продольной и окружной кривизной, содержит набор средств приложения сил к конструкции фюзеляжа.
Согласно изобретению, оно содержит опорные средства, выполненные с возможностью установки на них упомянутой конструкции фюзеляжа и набора средств приложения сил, при этом набор средств приложения сил установлен между опорными средствами и средствами передачи сил, неподвижно соединенными с упомянутой конструкцией фюзеляжа, и выполнен с возможностью приложения коллинеарных сил к конструкции фюзеляжа.
Прикладывая, таким образом, силы, коллинеарные с конструкцией фюзеляжа, то есть которые остаются касательными в точке приложения к конструкции с двойной кривизной, можно создавать усилия, воспроизводящие силы, действующие на конструкцию фюзеляжа самолета в ходе его эксплуатации.
На практике, средства передачи сил представляют собой по существу круглую конструкцию, неподвижно соединенную с конструкцией фюзеляжа вдоль окружной линии.
Прикладывая силы через по существу круглую конструкцию, можно создавать усилия, равномерно распределенные по окружности конструкции фюзеляжа.
Согласно отличительному признаку настоящего изобретения, средства передачи сил закреплены на верхнем конце конструкции фюзеляжа.
Таким образом, действию прикладываемых сил подвергается вся конструкция фюзеляжа, а не только один ее участок.
Предпочтительно верхний конец является концом большего диаметра конструкции фюзеляжа.
Таким образом, локальные искажения на уровне приложения сил являются мало существенными относительно всей конструкции фюзеляжа.
Согласно другому предпочтительному отличительному признаку настоящего изобретения, средства передачи сил содержат средства крепления стягиванием, выполненные с возможностью соединения при сжатии и кручении средств передачи сил с верхним концом конструкции фюзеляжа.
Крепление стягиванием верхнего конца конструкции фюзеляжа позволяет отказаться от использования любого средства крепления, которое может повредить конструкцию фюзеляжа.
Кроме того, операции монтажа и демонтажа конструкции в этих средствах крепления облегчены, в частности, в ходе операций осмотра конструкции фюзеляжа после приложения усилий.
На практике, средства приложения сил первого типа выполнены с возможностью приложения силы растяжения или сжатия к конструкции фюзеляжа, а средства приложения сил второго типа выполнены с возможностью приложения силы кручения к конструкции фюзеляжа.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего описания, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, которые носят чисто иллюстративный и не ограничительный характер и на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе конструкции фюзеляжа с двойной кривизной;
Фиг.2 - схематичный вид в перспективе устройства тестирования согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
Фиг.3 - упрощенный частичный вид спереди, показывающий принцип выполнения устройства тестирования, показанного на Фиг.2;
Фиг.4 - вид в перспективе средства приложения сил первого типа устройства тестирования, показанного на Фиг.2;
Фиг.5 - вид в перспективе средства приложения сил второго типа устройства тестирования, показанного на Фиг.2;
Фиг.6 - вид в перспективе опорных средств устройства тестирования, показанного на Фиг.2;
Фиг.7 - вид в частичном поперечном разрезе опорных средств, показанных на Фиг.6;
Фиг.8 - частичный вид в разрезе средств крепления конструкции фюзеляжа на опорных средствах, показанных на Фиг.6;
Фиг.9 - вид сверху элемента средств крепления, показанных на Фиг.8;
Фиг.10 - вид в поперечном разрезе по линии Х-Х элемента, показанного на Фиг.9;
Фиг.11 - вид в перспективе второго элемента средств крепления, показанных на Фиг.8;
Фиг.12 - вид в частичном поперечном разрезе третьего элемента средств крепления, показанных на Фиг.8;
Фиг.13 - вид сверху средств передачи сил устройства, показанного на Фиг.2;
Фиг.14 - вид в частичном поперечном разрезе по линии XIV-XIV на Фиг.13;
Фиг.15 - вид в перспективе средств создания давления устройства тестирования, показанного на Фиг.2;
Фиг.16 - вид в продольном разрезе средств создания давления, показанных на Фиг.15.
Далее со ссылками на фигуры следует описание примера выполнения устройства тестирования конструкции фюзеляжа.
Описанное ниже устройство тестирования позволяет тестировать конструкцию 10 с двойной кривизной, показанную на Фиг.1.
Речь идет, например, о венце фюзеляжа, одновременно имеющем, как показано на Фиг.1, продольную кривизну и окружную кривизну.
Устройство тестирования позволяет тестировать такую конструкцию в статике, по усталости и стойкости к повреждениям.
Как правило, оно позволяет прикладывать усилия, воспроизводящие усилия, действию которых подвергается конструкция самолета, и, в частности, силы растяжения или сжатия в продольном направлении, силы кручения по отношению к продольной оси или силы давления, возникающие в результате разности давления между внутренним объемом конструкции и наружным пространством.
Разумеется, необходимо иметь возможность комбинировать все эти типы сил, прикладываемых к конструкции.
В настоящее время поведение конструкции фюзеляжа с двойной кривизной в достаточной мере изучено при помощи испытаний и цифрового моделирования на конструкциях с одной кривизной.
Таким образом, необходимо иметь тестовые данные для подтверждения и эталонирования цифровых моделей, используемых для конфигураций с двойной кривизной, чтобы изучить их поведение.
Описываемое устройство тестирования позволяет также оценить и исследовать поведение новых материалов (металлических и композитных), а также изучить возможности новых технологий.
На Фиг.2 и 3 показан общий вид устройства тестирования согласно варианту выполнения изобретения.
Согласно принципу выполнения, устройство тестирования содержит средства 30, 40 приложения сил, установленные вокруг конструкции 10 фюзеляжа на опорных средствах 50.
Как схематично показано на Фиг.3, конструкцию 10 фюзеляжа устанавливают в центре опорных средств 50 при помощи крепежных средств 60. Средства 30, 40 приложения сил устанавливают по периферии между опорными средствами 50 и средствами 70 передачи сил, закрепленными на конструкции 10 фюзеляжа.
В этом варианте выполнения средства 30 приложения сил выполнены с возможностью приложения сил первого типа, соответствующих продольной силе растяжения или сжатия, прикладываемой в продольном направлении конструкции фюзеляжа.
Средствами 40 приложения сил являются средства приложения сил второго типа, выполненные с возможностью приложения силы кручения к конструкции 10 фюзеляжа в окружном направлении конструкции 10 фюзеляжа.
На практике, для равномерности распределения усилий на конструкции фюзеляжа эти средства 30, 40 приложения сил состоят из нескольких конструкций приложения сил, равномерно расположенных по периферии конструкции фюзеляжа.
Например, в этом варианте выполнения средства приложения продольных сил содержат шестнадцать идентичных конструкций 30 приложения продольных сил.
Одна из них детально показана на Фиг.4.
Она содержит гидравлический силовой цилиндр 31, установленный по существу вертикально и выполненный с возможностью создания силы сжатия или растяжения вдоль оси штока силового цилиндра. Этот гидравлический силовой цилиндр 31 установлен при помощи поворотного соединения на его концах 31а, 31b с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси.
В частности, на уровне нижнего конца 31 гидравлический силовой цилиндр 31 установлен с возможностью поворота в вилке 32, предназначенной для крепления на опорных средствах 50.
Гидравлический силовой цилиндр 31 содержит приводной конец 31b, соответствующий в данном случае верхнему концу гидравлического силового цилиндра 31. Этот приводной конец 31b закреплен при помощи вилки 33 на первом конце 34а рычага 34.
Первый конец 34а содержит крепежные средства 35, предназначенные для крепления рычага 34 к средствам 70 передачи сил. Второй конец 34b рычага 34 крепят тоже при помощи средства поворотного соединения 36 на стойке 37, предназначенной для установки на опорных средствах 50.
Монтаж стойки 37 осуществляют на уровне крепежных элементов 38 тоже при помощи поворотных соединений такого же типа, что и вилки 32 и 33. Предпочтительно для повышения жесткости стойки 37 ее выполняют в виде двух подкосов 37а, имеющих наклон по отношению к вертикальной оси и соединенных на уровне конца 37b, закрепленного на втором конце 34b рычага 34 при помощи поворотного соединения 36.
Подкосы 37а стойки 37 закреплены соответственно крепежными элементами 38 на опорных средствах 50, при этом между подкосами 37 выполнена поперечина 37с для повышения жесткости конструкции стойки 37.
Эта специальная конструкция стойки 37 наиболее предпочтительна для восприятия усилий, создаваемых силовым цилиндром 31 и действующих на конструкцию фюзеляжа через рычаг 34.
Как было указано выше, силовой цилиндр 31, рычаг 34 и стойка 37 закреплены между собой и на опорных средствах 50 при помощи поворотных соединений соответственно вокруг горизонтальных осей, параллельных между собой.
Эти силовой цилиндр, рычаг и стойка образуют, таким образом, деформирующийся четырехугольник, позволяющий, в частности, за счет наклона силового цилиндра 31 вокруг крепежной вилки 32 отводить силовой цилиндр 31, рычаг 34 и стойку 37 от конструкции 10 фюзеляжа для облегчения доступа к ней, в частности, для осмотра конструкции после приложения комплекса усилий или для обеспечения установки конструкции 10 фюзеляжа на опорные средства 50.
Следует отметить, что совокупность креплений на опорных средствах 50 выполняют при помощи соединений винт-гайка достаточного размера, чтобы противостоять продольным усилиям, прикладываемым к конструкции фюзеляжа.
Кроме того, эта конструкция 30 приложения продольных сил дополнена вспомогательной стойкой 39, выполненной между стойкой 37 и опорными средствами 50.
Эта вспомогательная стойка 39 позволяет удерживать деформирующийся комплекс, образованный силовым цилиндром 31, рычагом 34 и стойкой 37, когда рычаг 34 отсоединяют от средств 70 передачи сил, и избежать дальнейшего наклона деформирующегося четырехугольника и его перехода в горизонтальное положение.
Благодаря монтажу силового цилиндра 31 на уровне вилок 32, 33, рабочее направление штока гидравлического силового цилиндра 31 может следовать продольной деформации конструкции фюзеляжа таким образом, чтобы действующая сила оставалась коллинеарной с конструкцией 10 фюзеляжа, то есть чтобы прикладываемая сила в любой момент оставалась тангенциальной в точке ее приложения к поверхности с продольной кривизной конструкции фюзеляжа.
Далее со ссылками на Фиг.5 следует описание средств 40 приложения сил второго типа, предназначенных для приложения силы кручения к конструкции фюзеляжа.
Эти средства 40 приложения сил второго типа содержат восемь идентичных конструкций приложения сил, при этом одна из них детально показана на Фиг.5.
Средства 40 приложения сил второго типа содержат гидравлический силовой цилиндр 41, установленный на опорной конструкции 42. В этом варианте выполнения эта опорная конструкция 42 состоит из двух треугольных плит 42а, расположенных параллельно друг другу и закрепленных на опорной плите 42b, предназначенной для крепления на опорных средствах 50.
Гидравлический силовой цилиндр 41 содержит нижний конец 41а, установленный при помощи поворотного соединения 43 между плитами 42а опорной конструкции 42.
Кроме того, рычаг, образующий тягу 44, закреплен, с одной стороны, на приводном конце 41b гидравлического силового цилиндра 41 и, с другой стороны, на опоре 45, неподвижно соединенной с опорной конструкцией 42.
Крепления приводного конца 41b и опоры 45 на рычаге, образующем тягу 44, являются поворотными соединениями, обеспечивающими во время поступательного перемещения штока силового цилиндра 41 поворотное движение рычага, образующего тягу 44, вокруг опоры 45.
Это поворотное движение передается на вспомогательный рычаг 46, установленный тоже с возможностью поворота одним из своих концов 46а вокруг поворотной оси 47 на образующем тягу рычаге 44.
Свободный конец 46b вспомогательного рычага оборудован шаровым соединением и предназначен для крепления на средствах 70 передачи сил. Благодаря этому шаровому соединению с тремя степенями свободы во вращении, сила, прикладываемая вспомогательным рычагом 46 под действием гидравлического силового цилиндра 41, является силой, тангенциальной к поверхности окружной кривизны конструкции 10 фюзеляжа даже после деформации этой поверхности в продольном или окружном направлениях.
Далее со ссылками на Фиг.6 и 7 следует описание опорных средств 50.
Как показано на Фиг.6, опорные средства 50 содержат центральную площадку 51, предназначенную для установки на ней конструкции 10 фюзеляжа. Для этого площадка содержит в центре диск 52, на котором крепят конструкцию фюзеляжа при помощи крепежных средств, которые будут описаны ниже.
Кроме того, за пределами диска 52 площадка 51 содержит удлинения 53, предназначенные для установки на них средств приложения сил. Эти удлинения 53 в данном случае выполнены в количестве восьми. Таким образом, в целом площадка 51 имеет форму восьмиугольника, при этом каждое удлинение 53 образует сторону восьмиугольника.
В этом варианте выполнения, в котором средства приложения сил растяжения/сжатия содержат шестнадцать гидравлических силовых цилиндров, каждое удлинение 53 содержит два крепежных кронштейна 53а, на которых при помощи крепежной вилки 32 можно крепить соответственно два гидравлических силовых цилиндра 31 приложения силы растяжения/сжатия.
Опорные средства 50 дополнительно содержат периферическую конструкцию, состоящую из удлинений 54, расположенных радиально по отношению к центральной площадке 51.
В частности, эта периферическая конструкция в данном случае содержит восемь смежных удлинений 54, закрепленных соответственно на восьми сторонах центральной платформы 51.
Каждое удлинение 54 выполнено в виде профилей и, в частности, содержит два профиля 54а, выполненных радиально, и один профиль 54b, по существу имеющий наклон относительно радиальных профилей 54а.
Наклонный профиль 54b выполнен с возможностью установки на нем средств 40 приложения силы кручения.
Для этого каждый профиль 54b содержит ряд отверстий, позволяющих осуществлять крепление при помощи системы винт-гайка опорной плиты 42b конструкции 40 приложения силы кручения.
Кроме того, каждое удлинение 54 содержит на периферии места 55, предназначенные для установки органов 38 крепления стоек 37 средств 30 приложения сил растяжения или сжатия.
Таким образом, опорные средства 50 позволяют воспринимать все нагрузки, прикладываемые к конструкции 10 фюзеляжа, установленной в их центре.
Таким образом, эти опорные средства 50 в основном имеют круглую форму, предназначенную для монтажа различных средств 30, 40 приложения сил по периферии конструкции 10 фюзеляжа.
Как показано на Фиг.6 или 7, опорные средства 50 содержат ряд опор 56, позволяющих крепить конструкцию на уровне пола.
Как показано на Фиг.7, опорные средства 50 содержат трубопровод 57, обеспечивающий подачу текучей среды под давлением в средства создания давления внутри конструкции 10 фюзеляжа, которые будут описаны ниже со ссылками на Фиг.15 и 16.
Крепление конструкции 10 фюзеляжа на опорных средствах 50 осуществляют за счет сжатия (или стягивания), позволяющего удерживать конструкцию 10 фюзеляжа, зажатую между внутренним кольцом и наружным кольцом исключительно действием силы стягивания, при этом конструкция фюзеляжа удерживается силой трения. Этот тип крепления позволяет избежать повреждения конструкции 10 фюзеляжа во время испытаний.
Конструкцию 10 фюзеляжа крепят на уровне ее малого диаметра при помощи крепежных средств 60 на опорных средствах 50.
Крепежные средства 60 в основном содержат наружное кольцо 61, контурное кольцо 62, стягивающее кольцо 63 и внутреннее кольцо 64.
Как показано на Фиг.8, конструкцию 10 фюзеляжа устанавливают на уровне ее нижнего конца 10а между наружным кольцом 61 и контурным кольцом 62. Удержание конструкции 10 фюзеляжа происходит только за счет трения. Для увеличения коэффициента трения между этими частями находящиеся друг против друга поверхности контурного кольца 62 и наружного кольца 61 могут быть обработаны с целью придания им большей шероховатости.
Наружное кольцо 61 предназначено для восприятия усилий, прикладываемых к конструкции 10 фюзеляжа средствами 30, 40 приложения сил.
Чтобы противостоять продольным силам, в частности, силе растяжения, наружное кольцо 61 содержит ряд отверстий 61а, предназначенных для прохождения крепежных винтов. Крепежные винты предназначены для крепления в гнездах 52а диска 52 центральной конструкции 51 опорных средств 50.
Кроме того, как показано на Фиг.9, наружное кольцо 61 содержит радиальные пазы, в данном случае четыре радиальных паза 61b, расположенные крестообразно.
Эти радиальные пазы 61b имеют, например, прямоугольное поперечное сечение и форму, соответствующую форме радиальных нервюр 52b, выполненных тоже крестообразно на диске 52 центральной конструкции 51 опорных средств 50, показанных на Фиг.6.
Благодаря этому соединению за счет захождения нервюр 52b в пазы 61b, силы кручения, прикладываемые к конструкции 10 фюзеляжа и воспринимаемые наружным кольцом 61, могут передаваться на опорные средства 50, закрепленные на полу.
Как показано на Фиг.10, наружное кольцо 61 имеет общую наружную цилиндрическую форму и общую внутреннюю усеченную конусную форму, при этом его внутренняя сторона 61с соответствует наружной стороне нижнего конца 10а конструкции фюзеляжа.
Контурное кольцо 62 предпочтительно выполняют из нескольких частей, что позволяет производить соединение этого контурного кольца 62 с наружным кольцом 61. В этом примере контурное кольцо 62 образовано четырьмя секторами по 90°.
Как показано на Фиг.8, контурное кольцо 62 содержит наружную усеченную конусную форму, соответствующую внутренней стороне 61с наружного кольца 61, что позволяет удерживать стягиванием нижний конец 10а конструкции 10 фюзеляжа.
Чтобы иметь возможность регулировать силу трения, стягивающее кольцо 63, показанное на Фиг.11 и 12, установлено напротив контурного кольца 62.
Стягивающее кольцо 63 содержит два кольца 63а, 63b в виде конуса. Эти кольца 63а, 63b в виде конуса находятся между двумя концентричными цилиндрическими участками 63с, 63d, ограничивающие между собой гнездо для колец 63а, 63b в виде конуса.
В частности, кольца 63а, 63b в виде конуса содержат цилиндрическую внутреннюю стенку, предназначенную для взаимодействия с поверхностью внутреннего цилиндрического участка 63d стягивающего кольца 63.
Кольца 63а, 63b в виде конуса дополнительно содержат усеченные конусные наружные стенки, предназначенные для вхождения в контакт с внутренними наклонными сторонами наружного цилиндрического участка 63с стягивающего кольца 63.
Оба кольца 63а, 63b в виде конуса расположены валетом таким образом, чтобы каждая усеченная конусная сторона образовала соответственно угол примерно плюс 5° или минус 5° с вертикальной осью.
На всей периферии стягивающего кольца 63 предусмотрен ряд стяжных винтов 63е, предназначенных для прохождения в отверстиях, выполненных для этой цели в кольцах 63а, 63b в виде конуса.
Кроме того, круглая направляющая деталь 63f, неподвижно соединенная с концентричными цилиндрическими участками 63с, 63d, обеспечивает вертикальное направление каждого стяжного винта 63е.
Во время работы, перемещая стяжные винты 63е вдоль вертикальной оси, более или менее приближают или удаляют кольца 63а, 63b в виде конуса таким образом, чтобы можно было регулировать силу, которой действует наружный усеченный конусный участок 63с стягивающего кольца 63 на контурное кольцо 62.
Таким образом, можно регулировать силу стягивания, которой крепежные средства 60 действуют на конструкцию 10 фюзеляжа.
Наконец, как показано на Фиг.8, внутреннее кольцо 64 установлено внутри стягивающего кольца 63. Оно позволяет воспринимать все радиальные силы, действующие внутрь крепежного элемента 60 и создаваемые стягивающим кольцом 63.
Далее со ссылками на Фиг.13 и 14 следует описание средств 70 передачи сил. В основном эти средства 70 передачи сил образованы по существу круглой конструкцией, выполненной с возможностью крепления на конструкции 10 фюзеляжа по линии ее окружности.
Как показано на Фиг.3, средства 70 передачи сил предпочтительно крепятся на верхнем конце 10b конструкции 10 фюзеляжа. Таким образом, приложение сил происходит на части большего сечения конструкции 10 фюзеляжа таким образом, чтобы искажения в точке локального приложения сил не имели существенного влияния на поведение всей конструкции 10 фюзеляжа.
Как показано на Фиг.14, средства 70 передачи сил содержат средства 80 крепления стягиванием, выполненные с возможностью соединения в растяжении и в кручении средств 70 передачи сил и верхнего конца 10b конструкции 10 фюзеляжа.
Как и в случае средств 60 крепления нижнего конца 10а конструкции 10 фюзеляжа, средства 80 крепления верхнего конца 10b содержат наружное кольцо 81, контурное кольцо 82, стягивающее кольцо 83 и внутреннее кольцо 84.
Крепление стягиванием верхнего конца 10b идентично креплению, описанному выше со ссылками на Фиг.11, и поэтому его повторное описание опускается.
Однако, в отличие от средств 60 крепления нижнего конца 10а средства 80 крепления не крепятся на опорных средствах 50.
Следовательно, опорное кольцо 85, например, неподвижно соединенное с контурным кольцом 82, предназначено для установки стягивающего кольца 83 и внутреннего кольца 84.
Кроме того, средства 80 крепления содержат прочные крепежные элементы для обеспечения крепления, с одной стороны, крепежных элементов 35 каждого средства 30 приложения продольных сил и, с другой стороны, вспомогательного рычага 46 при помощи шарового соединения 46b средств приложения сил кручения.
В частности, наружное кольцо 81 содержит резьбовые отверстия 81а, в которые завинчивают высокопрочные винты 71. Эти винты 71 выполнены с возможностью крепления к крепежному элементу 35.
Как показано на Фиг.13, наружное кольцо 81 содержит шестнадцать винтов 71, предназначенных соответственно для крепления шестнадцати крепежных элементов 35 средств 30 приложения продольных сил.
Для приложения сил кручения конец 46b вспомогательного рычага 46 крепят при помощи шарового соединения на уровне гаек 72, расположенных на периферии наружного кольца 81.
Как показано на Фиг.13, наружное кольцо 81 содержит восемь крепежных опор 81b, равномерно расположенных на периферии.
Эти крепежные опоры 81b расположены, таким образом, на угловом расстоянии 45° друг от друга на периферии наружного кольца 81. Каждая опора 81b в данном случае выполнена в виде треугольного зуба 81b, при этом каждая вертикальная сторона 81с образует угол 45° с радиусом средств 70 передачи сил, проходящим через кромку зуба 81b.
Наконец, устройство тестирования содержит средства 90 создания давления внутри конструкции 10 фюзеляжа.
Как показано на Фиг.15 и 16, в основном средства 90 создания давления содержат две крышки 90а, 90b, герметично закрепленные соответственно на нижнем 10а и верхнем 10b концах конструкции 10 фюзеляжа.
На практике, нижнюю крышку 90а герметично крепят на уровне центра опорных средств 50. Верхнюю крышку 90b крепят при помощи ряда периферических винтов на средствах 70 передачи сил и в этом варианте выполнения в соответствующих отверстиях, выполненных на контурном кольце 82.
Средства 90 создания давления дополнительно содержат между крышками 90а, 90b конструкцию 91 в виде клетки и вертикальные перегородки 92 разделения внутреннего пространства конструкции 91 в виде клетки.
Эти вертикальные перегородки 92 позволяют уменьшить объем, предназначенный для создания давления, и повысить, таким образом, безопасность персонала в случае большой утечки или возможного взрыва.
Таким образом, конструкция 91 в виде клетки и перегородки 92 выполнена с возможностью размещения внутри конструкции фюзеляжа.
Подача воздуха под давлением происходит на уровне нижней крышки 90а, которая содержит отверстие для подачи воздуха под давлением, поступающего через трубопровод, описанный выше со ссылками на Фиг.7.
Благодаря монтажу при помощи поворотных соединений, с одной стороны, и при помощи шарового соединения, с другой стороны, средств 30, 40 приложения сил, усилия, прикладываемые средствами 30, 40 приложения сил, являются коллинеарными к поверхности с двойной кривизной конструкции фюзеляжа и остаются коллинеарными к этой поверхности, даже если конструкция фюзеляжа деформируется.
Благодаря наличию разных средств приложения сил, на конструкцию можно воздействовать всеми механическими усилиями, воспроизводящими реальное поведение конструкции фюзеляжа.
В частности, можно прикладывать следующие максимальные усилия:
| Статичный тест | Тест на усталость | |
| 1: Давление + растяжение | Fmax=17000 кН | Fmax=10000 кН |
| 2: Давление + сжатие | ΔPmax=3,7 бар | ΔPmax=1,9 бар |
| 3: Давление + кручение | Mmax=7300 кН | Mmax=4300 кН |
| ΔPmax=3,7 бар | ΔPmax=1,9 бар | |
| 4: Давление + кручение + сжатие | Fmax=17000 кН | Fmax=17000 кН |
| Mmax=7300 кН | Mmax=4300 кН | |
| ΔPmax=3,7 бар | ΔPmax=1,9 бар |
Кроме того, следует отметить, что, благодаря описанной выше конструкции, устройства средства 30 приложения продольных сил можно отводить за счет деформации параллелограмма, образованного каждым силовым цилиндром 31, рычагом 34 и стойкой 37, за счет чего наружное пространство конструкции 10 фюзеляжа остается свободным, что позволяет производить осмотр конструкции фюзеляжа снаружи.
Кроме того, поскольку установку конструкции фюзеляжа осуществляют путем стягивания, то можно легко произвести ее демонтаж и осуществлять также осмотр внутри конструкции после приложения усилий.
Кроме того, необходимо отметить, что от демонтажа конструкции в ходе тестирования можно отказаться, используя классические недеструктивные методы контроля и датчики, предварительно установленные в разных точках конструкции фюзеляжа.
Эта конструкция устройства тестирования позволяет производить статичные тесты, тесты на стойкость к повреждениям и на усталость конструкции с двойной кривизной. В частности, можно измерять и регистрировать напряжения, действующие на конструкцию 10 фюзеляжа, с помощью датчиков напряжения и наблюдать все сдвиги в конструкции фюзеляжа во всех направлениях пространства.
Очевидным является, что настоящее изобретение не ограничено описанными примерами выполнения.
В частности, количество гидравлических силовых цилиндров, используемых для приложения силы кручения, а также для приложения силы сжатия или растяжения, не является ограничительным. Кроме того, можно использовать другие средства приложения сил, отличные от гидравлических силовых цилиндров.
Кроме того, можно применять другие типы крепления конструкции фюзеляжа на ее концах, отличные от описанных выше средств.
1. Устройство тестирования, применяемое для венца (10) фюзеляжа с продольной и окружной кривизной, содержащее средства (30, 40) приложения сил к упомянутому венцу (10) фюзеляжа, отличающееся тем, что содержит опорные средства (50), выполненные с возможностью установки на них упомянутого венца (10) фюзеляжа и средств (30, 40) приложения сил, и тем, что средства (30, 40) приложения сил установлены между упомянутыми опорными средствами (50) и средствами (70) передачи сил, неподвижно соединенными с упомянутым венцом (10) фюзеляжа, и тем, что средства приложения сил выполнены с возможностью приложения сил кручения и растяжения/сжатия, тангенциальных в точке их приложения к венцу (10) фюзеляжа.
2. Устройство тестирования по п.1, отличающееся тем, что средства (70) передачи сил выполнены в виде, по существу, круглой конструкции, неподвижно соединенной с упомянутым венцом (10) фюзеляжа вдоль линии окружности.
3. Устройство тестирования по п.1, отличающееся тем, что венец (10) фюзеляжа содержит нижний конец (10а), установленный на упомянутых опорных средствах (50), и верхний конец (10b), и тем, что упомянутые средства (70) передачи сил закреплены на верхнем конце (10b) венца (10) фюзеляжа.
4. Устройство тестирования по п.3, отличающееся тем, что упомянутый верхний конец (10b) является концом большего диаметра упомянутого венца (10) фюзеляжа.
5. Устройство тестирования по п.3, отличающееся тем, что средства (70) передачи сил содержат средства (80) крепления стягиванием, выполненные с возможностью соединения при сжатии и кручении упомянутых средств (70) передачи сил с верхним концом (10b) венца (10) фюзеляжа.
6. Устройство тестирования по п.1, отличающееся тем, что упомянутые опорные средства (50) содержат центральную площадку (51), выполненную с возможностью установки на ней венца (10) фюзеляжа и средств (30) приложения сил первого типа, и периферическую конструкцию (54), выполненную с возможностью установки на ней средств (40) приложения сил второго типа.
7. Устройство тестирования по п.6, отличающееся тем, что средства (30) приложения сил первого типа выполнены с возможностью приложения силы растяжения или сжатия к упомянутому венцу (10) фюзеляжа, и тем, что средства (40) приложения сил второго типа выполнены с возможностью приложения силы кручения к упомянутом венцу (10) фюзеляжа.
8. Устройство тестирования по п.6, отличающееся тем, что упомянутые средства (30) приложения сил первого типа выполнены с возможностью приложения продольной силы, коллинеарной к венцу (10) фюзеляжа.
9. Устройство тестирования по п.6, отличающееся тем, что упомянутые средства (30) приложения сил первого типа содержат, по меньшей мере, один силовой цилиндр (31), выполненный с возможностью приложения усилия вдоль вертикальной оси и установленный при помощи поворотного соединения своими концами вокруг горизонтальной оси.
10. Устройство тестирования по п.9, отличающееся тем, что упомянутый силовой цилиндр (31) содержит приводной конец (31b), закрепленный на первом конце (34а) рычага (34), при этом упомянутый первый конец (34а) рычага (34) закреплен на упомянутых средствах (70) передачи сил, а второй конец (34b) рычага (34) закреплен на стойке (37), установленной на упомянутых опорных средствах (50), при этом упомянутые силовой цилиндр (31), рычаг (34) и стойка (37) закреплены между собой и на упомянутых опорных средствах (50) при помощи поворотных соединений (32, 33, 36, 38) соответственно вокруг горизонтальных осей, параллельных между собой.
11. Устройство тестирования по п.1, отличающееся тем, что средства (40) приложения силы второго типа выполнены с возможностью приложения силы, тангенциальной к криволинейной поверхности венца (10) фюзеляжа.
12. Устройство тестирования по п.11, отличающееся тем, что упомянутые средства приложения сил второго типа содержат, по меньшей мере, один силовой цилиндр (41), закрепленный на рычаге (44), соединенном при помощи шарового соединения (46b) со средствами (70) передачи сил и выполненным с возможностью приложения силы, тангенциальной к криволинейной поверхности венца (10) фюзеляжа.
13. Устройство тестирования по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства (90) создания давления внутри венца (10) фюзеляжа, содержащие крышки (90а, 90b), герметично закрепленные на нижнем (10а) и верхнем (10b) концах упомянутого венца (10) фюзеляжа, и средства (57) подачи воздуха под давлением в упомянутый венец (10) фюзеляжа.
