Установка для исследований воздействия льда на модель гидротехнического сооружения

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности измерения вертикальной составляющей усилия, действующего на модель, и расширение эксплуатационных возможностей за счет замера крутящего момента, действующего на модель. Установка содержит корпус 1, в котором установлена штанга 2 с укрепленной в ее нижней части исследуемой моделью 3. В корпусе 1 в двух уровнях в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением перемещения, смонтированы датчики 4, 5 и 6, взаимодействующие с опорой 7 верхнего уровня и опорой 8 нижнего уровня . Датчики 4 и 5 установлены в нижнем уровне и расположены под углом один к другому по разные стороны от горизонтали Датчик 6 верхнего уровня расположен горизонтально. В корпусе 1 расположены фиксаторы 10 и 11, обеспечивающие беззазорную установку опор 7 и 8 относительно датчиков 6, 4 и 5. Для замера крутящего момента установка снабжена дополнительным датчиком, а опора 7 выполнена с двумя рабочими поверхностями 9, расположенными симметрично относительно штанги 2. 1 з. п. ф-лы, 5 ил. Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Е 02 В 1/02, 15/02

3И8®„ -,," (! БЛИО1-Н, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4734279/15 (22) 01.09.89 (46) 15.09.91. Бюл. № 34 (71) Ленинградское специальное проектное и конструкторско-технологическое бюро гидротехнических стальных конструкций и механизмов «Ленгидросталь» (72) В. Ф. Добринский (53) 62?.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 94161, кл. 42 к, 1951.

Авторское свидетельство СССР № 1523622, кл. E 02 В 1/02, 1988. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЬДА НА МОДЕЛЬ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение точности измерения вертикальной составляющей усилия, действующего на м одел ь, и расширение эксплуатационных возможностей за счет за„„SU„„1677157 А 1 мера крутящего момента, действующего на модель. Установка содержит корпус 1, в котором установлена штанга 2 с укрепленной в ее нижней части исследуемой моделью 3. В корпусе 1 в двух уровнях в вертикал ь ной плоскости, совпадающей с на пра влением перемещения, смонтированы датчики

4, 5 и 6, взаимодействующие с опорой 7 верхнего уровня и опорой 8 нижнего уровня. Датчики 4 и 5 установлены в нижнем уровне и расположены под углом один к другому по разные стороны от горизонтали. Датчик 6 верхнего уровня расположен горизонтально. В корпусе 1 расположены фиксаторы !0 и 11, обеспечивающие беззазорную установку опор 7 и 8 относительно датчиков 6, 4 и 5. Для замера крутящего момента установка снабжема дополнительным датчиком, а опора 7 выполнена с двумя рабочими поверхностями 9, расположенными симметрично относительно штанги 2. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.!

677157

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения воздействия льда на модели гидротехнических сооружений.

Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение точности измерения вертикальной составляющей усилия, действующего на модель и расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет з амера крутящего момента, действующего на модель. 10

На фиг. изображена установка, вид сбоку; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 расчетная схема установки; на фиг. 5 то же, для замера крутящего момента.

Установка для исследований воздействия льда на модель гидротехнического сооружения содержит корпус 1, перемещающийся горизонтально относительно исследуемой среды. Привод перемещения корпуса и направляющие на фиг. 1 не показаны. В корпусе 20 ! установлена штанга 2 с укрепленной в ее нижней части исследуемой моделью 3.

В корпусе 1 в двух уровнях в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением перемещения, смонтированы силоизмерятельны датчики 4 — 6, взаимодействующие с опорой 7 верхнего уровня и опорой 8 нижнего уровня. В одном из уровней, например нижнем (фиг. 2), датчики 4 и 5 расположены под углом один к другому по разные стороны от горизонтали. Датчик дру- 30 гого уровня (на фиг. — верхнего) расположен горизонтально.

Рабочие поверхности 9 опор 7 и 8 выполнены в виде выпуклой криволинейной поверхности, например цилиндра.

В верхней части корпуса расположен фиксатор 10, обеспечивающий беззазорную установку (например, при помощи поджи»ного винта) верхней опоры 7 штанги 2 относительно датчика 6 верхнего уровня.

В нижней части корпуса 1 расположен фиксатор 11, обеспечивающий беззазорную уста- 40 новку нижней опоры 8 относительно силоизмерительных датчиков 4 и 5. Показания датчиков регистрируются на измерительном блоке (не показан).

Для замера крутящего момента на Одном из уровней, например верхнем (фиг. 3), опора выполнена в виде горизонтального стержня 12, снабженного двумя рабочими поверхностями, расположенными симметрично относительно штанги 2 и взаимодействующими с датчиком 6 верхнего уровня и дополнительно смонтированным в Kopllvcc 1 датчиком 13.

Для восприятия возможных воздействий на модель, в направлении не совпадающем

= направлением перемещения, корпус снабжен упорами (не показаны), взаимодействующими со штангой 2 и ограничиваюгци»и перемещение ее в направлении, перпендикулярном направлению перемещения модели.

При необходимости замера этих воздействий указанные упоры могут быть выполнены в виде датчиков.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении (фиг. 1) модель находится в исследуемой среде, устройство неподвижно. Показания датчика б верхнего уровня и датчика 5 нижнего уровня равны нулю. Величина показаний датчика 4 нижнего уровня зависит от веса силоизмерительной штанги с закрепленной на ней исследуемой моделью и является постоянной для данной модели.

После начала движения модели относительно исследуемой среды (в направлении стрелки на фиг. 1) возникает равнодействующая сила сопротивления перемещению модели, которая создает нагрузку на датчики.

На схеме (фиг. 4) приведены следующие обозначения:

В, Г, Д вЂ” силоизмерятельные датчики (соответствуют позициям 4, 5 и б на фиг. 1);

Е фиксатор штанги; аi, а2 — углы расположения продольной оси датчиков нижнего уровня относительно горизонта;

R — ила действия исследуемой среды на модель;

Pi — горизонтальная составляющая силы Я;

Р? — вертикальная составляющая силы R;

Р, Є— результирующие силы, действующие на датчики соответствующего уровня под действием силы Р;

Л,, Л,, Л вЂ” усиляя, действующие на датчики от силы Р,,V — усилие, действующее на датчик Г от вертика IhHGH силы;

H — p3ccòÎÿкие между уровнями расположения датчиков;

h — расстояние по вертикали от точки приложения силы Р,, на модель до горизонтальной плоскости, через которую проходит сила Р„„

G — сила веса ш-ангк с исследуемой»одел ью.

При предлагаемой конструкция устройства горизонтальное усилие, действующее на модель, всспрянимается датчиками обоях уровнеи, а вертккальное усилие -- в зав и с и м 0 с т и От и а и р а вл е н и я де и с Г. - и я с ял ь! только датчиком. В яли Г нкжнего уровня.

Усилия от горязонтальной состав.1яю цей яа, ат як1 верхнего уровня состав.1яют:

В случае., когда на верхнем уровне находится один дат ик. J, 1677157

Л, — — P =-Р

Н

Усилия на датчики нижнего уровня от силы

При равенстве углов расположения дат чиков В и Г относительно горизонтали а =R1= 2

1 нагрузки N u V на датчики от действия силы Р„равны и составляют

Расстояние по вертикали до точки приложения силы Р„на модель составляет: для варианта 1

2 Л сова — Л для вариантов 2 и 3 лй -Н

2 Л .coscr.—.,.

Крутящий момент, действующий на модель, равен:,V =N = Р

В 2 соз х

В процессе перемещения модели производятся замеры показаний усилий, действующих на датчики.

При замерах возможны следующие варианты показаний датчиков В и Г: !. B (!Vr °

2. Л =Л, 3. V )N

Соотношения величин показаний датчиков зависят от величины и направления действия силы Р, которая может быть направлена вверх или вниз, при этом сила веса штанги с: моделью может увеличивать или уменьшать нагрузку на датчики.

При первом варианте усилия, действую щие на датчики, равны в —,Л в

Л„ =-Л +Л „", при этом ь =Л

Ь.ч

2.cosm

Р— G

5(-1 o(, откуда

Р=(˄—,,) sinu.+G

Следовательно, сила Р (G и направлен вверх.

Аналогично определяется величина вертикальной силы при втором варианте показаний.

Сила Р =6 и направлена вверх.

При третьем варианте

4 =(Л(— Л ) siinm — G

При этом могут быть три случая:

P )0 — сила Р направлена вниз;

Р =0 — сила Рц —— G и направлена вверх;

Р» (Π— сила.Р (G и направлена вверх.

Горизонтальное усилие, действующее на датчики нижнего уровня, равно: для ва рианта 1 — Р„„=2 Vg ° сова; для варианта

2 и 3 — Р»= 2 Nr сова.

Величина горизонтальной составляющей

P действующеи на модель, равна: при

N ,„)Л(р Р„=2. Л cosa — V, при Л;. (Л(Р„=2 N„.cosa — !V . (/2+е

Лд, —— P„

25 (!2 — е

4 от к с а

30./ !

А

А,. - /,„

/ 9

Изобре1 ение позволяет в сравнении с прототипом раси ирить эксплуатационные возможности устройства за счет замера крутящего момента. действующего на модель, а также упростить конструкцию и . повысить точность измерения вертикальной составляющей воздействий.

Формула изобретения

1. Установка для исследований воздействия льда на модель гидротехнического сооружения, включающая установленную в кор45 пусе верхней части штангу с исследуемой моделью в нижней части и силоизмерительные датчики сжатия, размещенные в корпусе в двух уровнях и взаимодействующие с верхней частью штанги, отличаюи/аяся тем, что, с целью упрощения кон50 струкции и повышения точности измерения вертикальной составляющей усилия, действующего на модель, верхняя часть штанги снабжена опорами, расположенными в двух уровнях, соответствующих уровням датчиков, и контактирующими с последними, корпус оснащен устройствами беззазорной фиксации штанги, а датчики размещены в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением перемещения модели, при этом

Л! к — Pr

На расчетной схеме устройства для определения крутящего момента (фиг. 5) вве15 дены следующие обозначения:

3,, Д вЂ” датчики верхнего уровня; (— расстояние между датчиками верхi него уровня; е — величина смещения точки приложения силы R относительно вертикальной плоскости, проходящей через датчики В и Г нижнего уровня; (/, pl. „-ус илия, действующие на датчи ки верхнего уровня

1677157 на одном из уровней установлены по крайней мере. два датчика, расположенные под углом друг к другу по разные стороны от горизонтали, причем рабочие поверхности опор штанги выполнены в виде выпуклой криволинейной поверхности.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуа8 тационных возможностей за счет замера крутящего момента, действующего на модель, она дополнительно снабжена одним или несколькими датчиками, установленными в одном из уровней, причем датчики данного уровня размещены симметрично относительно одного или нескольких датчиков другого уровня.

1677157

Редактор Н. Шитев

Заказ 3088

Составитель С. Лобареь

Техред А. Кравчук Корректор М. Самборская

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1