Способ измерения осевого усилия гребного винта судна и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного виита и корпуса судна. Цель изобретения - повышение точности измерения осевого усилия гребного винта судна. Цри вращении в направлении вперед гребной винт развивает осевое усилие, которое прижимает вал 1 к вкладышам 4 подшипника 5. Под действием / / / / / т 28 61 Фи9.1 усилия вал 1 получает продольную деформацию , преобразуемую тензорезисторами 6 в электрический сигнал, который записывается на ленте регистратора 15, одновременно на последнем записывается продольное перемеш,ение вала 1. Электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорезисторов, смонтированных на упругой балке. На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал , пропорциональный второй производной от продольного перемещения вала 1, поступающий также на тензорезистор, но после двойного дифференцирования блоком 16. В момент реверсирования вращения вала 1 на гребном винте возникает осевое усилие , если оно равно силе трения вала 1 , то он двигается в сторону вытягивания из судна и отойдет от вкладывашей 4 подшипника 5. Получаемая продольная деформация измеряется танзорезисторами 6. с.п. ф-лы, 3 ил. с e (Л со О5 ГчЭ со 05 со / да R л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1362969 А1 (51) 4 G 01 L 5/12, 5/13, 25/00

ОПИСАНИК ИЗОБРКткния й35дн,;H А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4033607/24-10 (22) 07,03.86 (46) 30.12,87, Бюл, ¹ 48 (72) О.Н.Беззубик (53) 531.781(088.8) (56) Скоростные испытания судов на мерной линии. Методика выполнения измерений. ЦНИИ им. акад. А,Н.Крылова, вып. 30637, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1016704, кл. G 01 L 1/22, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО УСИЛИЯ

ГРЕБНОГО ВИНТА СУДНА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного винта и корпуса судна. Цель изобретения — повышение точности измерения осевого усилия гребного винта судна. При вращении в направлении "вперед" гребной винт развивает осевое усилие, которое прижимает вал 1 к вкладышам 4 подшипника 5. Под действием усилия вал 1 получает продольную деформацию, преобразуемую тензорезисторами 6 в электрический сигнал, ко- торый записывается на ленте регистратора 15, одновременно на последнем записывается продольное перемещение вала 1, Электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорезисторов, смонтированных на упругой балке. На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал, пропорциональный второй проиэводной от продольного перемещения вала 1, цоступающий также на тензорезистор но после двойного диффеЭ (D ренцирования блоком 16. В момент реверсирования вращения вала 1 на гребном винте возникает осевое усилие, если оно равно силе трения ва- С ла 1, то он двигается в сторону вытягивания из судна и отойдет от вкла- 2 дывашей 4 подшипника 5. Получаемая продольная деформация измеряется тензорезисторами 6.,2 с.п. ф-лы, 3 ил.

69

2 преобразуемую тензорезисторами 6 в электрический сигнал, который записывается на ленте регистратора 15.

Одновременно на ленте регистратора

15 записывается продольное перемещение x(t) вала 1, электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорезисторов 10, смонтированных на упругой балке 9.

На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал, я и пропорциональный второй производной x(t) от продольного перемещени гребного вала 1, этот электрически мации и перемещений гребного вала и сигнал также поступает с тензорези их соединений с регистрирующей апйасторов 10, но после двойного диффе ратурой; на фиг.2 — датчик продольных ренцирования, осуществляемого дифперемещений; на фиг.3 — осциллогра- ференцирующим устройством 16. фическая запись продольных деформаций и перемещений вала., 1

На гребном валу 1, установленном ( между дейдвудным уплотнением 2 и вкладышами 3 и 4 упорного подшипника

5, закреплены тензорезисторы датчика 6 продольных деформаций гребного вала, токосъемные кольца 7, дейдвудная облицовка вала 8.

Упругая балка 9 датчика продольных перемещений (фиг.2) оснащена 30 электрическими преобразователями 10.

Неподвижный конец упругой балки жестко закреплен на кронштейне 11, который закреплен на корпусе дейдвудной трубы, 35

Противоположный конец балки через шарик 12, укрепленный в балке, упирается в торец 13 бронзовой облицовки гребного вала. Винт 14 позволяет осуществлять необходимый первоначаль- 40 ный прогиб балки, достаточный для измерения продольных перемещений гребного вала при его сжатии и вытягивании. Электрический выход датчика перемещений соединен напрямую с регистратором 15 и одновременно через дифференцирующее устройство 16.

С регистратором соединен также электрический выход датчика продольных деформаций вала. 50

Устройство,с помощью которого осуществляют способ, работает следующим образом.

При вращении в направлении "аперед" гребной винт развивает осевое 55 -чески не представляется возможным. усилие T(t), которое прижимает вал

1 к вкладышам 4 упорного подшипника 5. Под действием усилия T(t) вал

1 получает продольную деформацию, Определить промежуток времени от

t до t только по графической запи1 2 си продольной деформации Т(11практиНа помощь здесь приходит графиче1 ская запись продольных перемещений гребного вала x(t), Перемещения х,, I обусловленные продольной деформаци1 13629

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного винта и корпуса судна, и может быть использова5 но. при измерении осевой силы гребного винта натурного судна в различных режимах плавания, в том числе .активном плавании во льдах.

Целью изобретения является повышение точности измерения осевого усилия гребного винта судна, Таким образом, в любой момент времени t на ленте регистратора мы

1 имеем графическую запись величин осевого усилия Т . продольного перемеще1 ния гре био го в ала х и у скорения и продольных перемещений х,.

В момент реверсированйя направления вращения гребного вала 1 и на гребном винте возникает осевое усилие Т ., которое направлено в сторону

1 вытягивания греб ного вала из судна.

В момент времени t когда величина

1 осевого .усилия Т . окажется равной

3 силе трения гребного вала в дейдвудном уплотнении, вал начнет движение в сторону вытягивания иэ судна и отойдет от вкладышей 4 упорного подшипника 5. В момент времени t греб2 ной вал упрется во вкладыш 3 упорного подшипника 5, и .с этого момента времени вал получит некоторую продольную деформацию, которая будет измеряться тензорезисторами 6. В промежутке времени от t „ до t гребной вал оказывается недеформированным, поэтому величина электрического сигнала датчика 6 продольной деформации в этом промежутке времени является начальным отсчетом осевого усилия гребного винта судна.

1362969 ей гребного вала, сравнительно невелики и составляют величину х, = fL = 10 10 10 = 0,2 мм, 3 где В = 10 — относительная продоль-5 ная деформация гребного вала;

Ъ

L=20 -10 мм — длина гребного вала.

Перемещение гребного вала х, связанное со свободным его движением между обкладками 3 и 4 упорного подшипника 5, составляет величину порядка 3-5 мм, преодолеваемую за сравнительно короткий промежуток времени, Этот процесс характерно проявляется на. графической записи продольных перемещений x(t) гребного вала (фиг.3) . По записи х(t) определяют промежуток времени наибольшей скорости изменения величины продольных перемещений х(t) при реверсировании.

Через середину этого промежутка (точка ol) проводят Вертикальную прямую до пересечения с кривой графической записи продольной деформации T(t).

Точка пересечения Ь соответствует недеформированному состоянию гребного вала, т.е. является искомым на30 чальным отсчетом величины T(t) .

Величину осевого усилия в некото-. рых случаях определяют, например, по формуле

Т(г,).= (П(г.) — U, — ах (t)j А, где r(t) — осевое усилие в функции времени, U(t) — электрический сигнал, пропорциональный деформа40 ции вала;

U> — электрический сигнал, соответствующий начальному отсчету; х() — вторая производная сигнала датчика перемещения гребного вала; а — коэффициент пропорциональный массе гребного вала;

А — коэффициент.

Формула изобретения

1. Способ измерения осевого усилия гребного винта судна, заключающийся в измерении продольной деформации гребного вала, определении начального отсчета осевого усилия гребного винта и определении значения осевого усилия расчетным путем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, одновременно с измерением продольной деформации гребного вала измеряют его продольное перемещение, реверсируют направление вращения гребного вала и, в момент. наибольшей скорости изменения величины продольного перемещения при реверсировании определеяют начальный отсчет осевого усилия.

2. Устройство для измерения осевого усилия гребного винта судна, содержащее датчик продольной деформации гребного вала, размещенный между дейдвудным уплотнением и упорным подшипником, и соединенный через токосъемное устройство с регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него между упорным подшипником и дейдвудным уплотнением введен датчик продольного перемещения гребного вала, неподвижная часть которого жестко соединена с корпусом судна, а подвижная установлена с воэможностью скольжения по направляющей гребного вала, при этом выход датчика соединен с регистратором.

1362969

Составитель В.Годзиковский

Техред Л. Сердюкова Корректор В.Бутяга

Редактор Ю.Середа

Тираж .776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130359 Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 6390/28

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4