Ракеты... Лаборатория:

Тягоизмерительный стенд ТСК-2-10

Простейший тягоизмерительный стенд для ракетных двигателей

материалы изготовление тарировка запуск

Страничка ракетостроения. Последнее обновление:
Раньше меня это немного шокировало, но тенденция оказалась устойчивой. Зачастую более поздние более продвинутые решения оказываются значительно проще по идее и по исполнению. Поэтому не надо удивляться, что тягоизмерительный стенд ТСК-2-10 значительно проще своего предшественника ТСК-1. Устройство стенда ТСК-2-10 элементарно и не является оригинальным. С такого стенда начинали многие, например, вариант1 у ракетчика Serge77, но я нигде не встречал конкретики по реализации этой схемы. И сам бы не стал этого делать, если бы не желание показать начинающим ракетчикам, что снятие характеристик двигателя не является большой проблемой. А имея характеристики двигателя достаточно просто просчитать и весь полет. Сама статья не столько об устройстве, сколько о конкретном варианте реализации, преимуществах данной конструкции, о том, что простое решение не всегда хуже.

/25.01.2010, автор Козлов И., kia-soft/

Материалы
Кроме цифровой кинокамеры или цифрового фотоаппарата с возможностью съемки роликов, нам потребуется очень немного:
— простые хозяйственные механические весы подходящего диапазона, в данном случае 10кг, с удобной для съемки шкалой - 200-400р.;
— большой электролитический конденсатор от старой радиоаппаратуры;
— прочная металлическая пластина приблизительно 25х25см;
— немного винтов, и гаек с 3-4-х миллиметровой резьбой, шайб к ним.

Изготовление
Конструкция стенда понятна из фоток, и представляет собой обычные хозяйственные весы, установленные для надежности на устойчивое основание и имеющие стакан-контейнер для испытываемого двигателя.
    В качестве основания я взял 2-х миллиметровую почти квадратную металлическую пластину. Можно взять и простую доску, но металл солиднее. Закрепил корпус весов с помощью двух винтов М4, вполне достаточно. С таким основанием стенд вполне устойчив, но для пущей уверенности на эту пластину во время испытаний можно положить груз, типа кирпич. Если сделать в пластине пару подходящих отверстий, то её можно крепить колышками прямо в грунт.


Стакан для установки двигателя должен быть легким, достаточно прочным и термостойким. Я довольно долго ломал голову из чего его сделать, пока на глаза не попался здоровый кондер от блока питания старого телевизора. Вытащив из него внутренности, получил легчайший (не более 5г), но прочный стакан. Он элементарно крепится с помощью одного винта к полочке рычага весов. Испытуемый двигатель устанавливается вертикально в этот стакан. В стакане двигатель фиксируется кольцами из пористой резины, также как и на стенде ТСК-1.

Работу мотора и показания весов снимаем на видеокамеру. Снятый ролик обрабатываем покадрово в любом видеоредакторе. Получаем зависимость тяги от времени F(t).

Вот вся конструкция. Понятно, что сделать ее не представляет сложности для ракетчика любого уровня.

Тарировка
Тарировки стенд, по большому счету, не требует. Но доверять данным производителя весов тоже особо не следует. Поэтому тарируем сами весы, нагружая разновесами, постепенно до предела измерений. Понятно, при снятом контейнере. Показания снимаем в двух направлениях, т.е. при погрузке и при разгрузке разновесок, Рис.1 . Обычно мезанические весы имеют хорошую линейность показаний и вполне приемлемую ошибку. Ошибка не превысила 2%. Причем 2-х процентов она достигает на краях, а в основной части диапазона находится в районе +/- 1%. Т.е. измерения в 1.5-2 раза точнее, чем на ТСК-1.

Запуск
Стенд ТСК-2-10 не обладает такой универсальностью, как ТСК-1, его диапазон измерения ограничен возможностью самих весов. Необходимо (как, впрочем, для любого стенда) заранее просчитать по программе типа SRM характеристики двигателей и подобрать весы с нужным диапазоном. Например, весы на 10кг можно использовать для испытания двигателей с максимальной тягой от 3-х до 11 кг.

Это несущественное неудобство с лихвой компенсируется элементарностью в изготовлении. Однако даже это не главное. Очень важно, что в данной конструкции система крепления двигателя практически ничего не весит, а усилие от тяги передается сразу непосредственно на измерительный прибор без каких либо промежуточных устройств - рычагов, плечей шарниров. Все это позволяет свести ошибку измерений к минимуму, т.е. практически к ошибке самих весов.

Первое же испытание двигателя РДК-3 показало, что пользоваться стендом легко и удобно. Действительно, куда проще - поставил, прижал кирпичом, воткнул мотор и запускай. Полученные данные вполне адекватны и легко обрабатываются в программе ALTIMMEX. Методика обработки данных, полученных на стенде, подробно расписана в статье "Обработка данных тягоизмерительного стенда". /25.01.2010 kia-soft/

***