Bilancia a tre componenti - Laboratorio di Fluidodinamica "G. Guj"

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Bilancia a tre componenti

Apparati Sperimentali > Strumentazione



Ogni velivolo in moto nell’atmosfera ha sei gradi di libertà; esso è infatti libero di traslare lungo tre assi mutuamente perpendicolari e di ruotare attorno ad essi. Di conseguenza il suo moto durante il volo sarà determinato dalle forze e dai momenti agenti su di esso. Le misure di forze e momenti su velivoli vengono normalmente eseguite in galleria del vento (per mezzo di modelli in scala) ed hanno come scopo quello di stimare il carico aerodinamico agente sull’aereo in volo, sia per verificarne l’integrità strutturale, sia per analizzarne le prestazioni.
Molto utile risulta essere la misura delle forze e dei momenti agenti sul modello o su parti di esso per mezzo di una bilancia dinamometrica perché consente la loro misura diretta senza dover determinare la distribuzione di pressione sul corpo in esame.

La bilancia in dotazione del laboratorio è una bilancia esterna laterale (viene cioè posizionata esternamente alla galleria del vento per non influenzare la vena fluida e permettere il sostentamento del profilo nella camera di prova per mezzo di un braccio) elettronica a tre componenti, modello AF6109n della STEM-ISI Impianti S.p.a., abbinata all’amplificatore di misura MVD2555 della HBM. Essa presenta un albero di misura sul quale sono montati quattro estensimetri ustype 6/350DK11E della HBM collegati ad un ponte di Wheatstone e il cui segnale viene elaborato dall’amplificatore di misura che fornisce direttamente l’indicazione in N della forza misurata per mezzo di tre indicatori.
I range di misura permessi dalla bilancia sono i seguenti:

Portanza  -500 ÷ +500 N
Resistenza  0 ÷ +100 N
Momento  -30 ÷ +30 Nm

E' possibile connettere un sistema di acquisizione per campionare l'evoluzione temporale dei carichi.






A seguito dell’applicazione di una forza sull’albero della bilancia, si genera su di esso uno sforzo che tende a deformarlo. Nota tale deformazione si risale alla forza applicata per mezzo dei quattro estensimetri collegati ad un ponte. Gli estensimetri elettrici a resistenza sono sensori utilizzati per rilevare le deformazioni fisiche di un corpo sottoposto a sollecitazioni meccaniche; sono costituiti da una griglia di sottilissimo filo metallico (solitamente costantana) rigidamente applicata su di un supporto di materiale plastico. Essi vengono utilizzati incollandoli sulla superficie del corpo di cui si vogliono misurare le deformazioni (nel caso specifico l’albero); Il filo dell'estensimetro segue le deformazioni della superficie a cui è incollato, allungandosi ed accorciandosi insieme ad essa; queste variazioni dimensionali causano una variazione della resistenza elettrica del filo, per cui, misurando tali variazioni tramite opportune circuitazioni, è possibile risalire all'entità della deformazione che le ha causate.

Il dispositivo che consente la misurazione di tale variazione di resistenza è il ponte di Wheatstone, uno strumento analogico di zero. Note deformazione e variazione di resistenza si risale così alla forza applicata, il cui valore, opportunamente amplificato, viene visualizzato sul display.



 
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