Установка для определения гидродинамических характеристик тела

 

Использованиегидродинамические ис7Л Фиг / пытаниятем, помещенных в жидкости Сущность изобретения1 установка содержит основание (1), которое ставится на стенку (2) гидролотка или бака (3), в котором находится жидкость. В основание (1) вмонтирован вертикальный шток (6), на котором закреплена штанга (7), к которой одним концом присоединен упругий элемент (9), а другой конец элемента 9 соединен через силоизмерительное устройство (10) с телескопической державкой (11) тепа (12) 3 ил (Л С XI сл 4 СЛ XI о Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1638583 (21) 4887271/11 (22) 29.11.90 (46) 15.08.92. Бюл. N 30 (72) Ю,В,Разумеенко (56) Авторское свидетельство СССР

M 1638583, кл. В 63 В 9/02, 1989, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГИДРОДИНАМИЧ ЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛА (57) Использование: гидродинамические ис,, Ы,П, 1754570 А2 (51)5 В 63 В 9/02, G 01 М 10/00 пытания тем, помещенных в жидкости. Сущность изобретения; установка содержит основание (1), которое ставится на стенку (2) гидролотка или бака (3), в котором находится жидкость. В основание (1) вмонтирован вертикальный шток (6), на котором закреплена штанга (7), к которой одним концом присоединен упругий элемент (9), а другой конец элемента 9 соединен через силоизмерительное устройство (10) с телескопической державкой (11) тела (12), 3 ил, 1754570

20

40 на фиг. 2 — силоизмерительный элемент; на 50 г

Изобретение относится к области экспериментальной гидромеханики.

Известна экспериментальная установка для.определения присоединенных масс

1 и коэффициентов демпфирования r тела.

Установка содержит бак с однородной или стратифицированной рабочей средой, упругую подвеску моделей, датчик вертикальных перемещений и систему записи колебаний.

Установка отличается простотой, удобством работы на ней, позволяет оперативно менять частоту колебаний и заглубление моделей, варьировать начальные отклонения.

Недостаток известной установки в том, что она позволяет определять).и r лишь косвен- 15 ными методами в предполо>кении, что затухающий процесс может быть идентифицирован уравнением линейного колебательного звена. Законность такой модели априорно недоказуема, и поэтому остается сомнение в правильности определения присоединенных масс и демпфирования, особенно при больших начальных амплитудах и частотах, Цель иэоб етения -- расширение функциональных всзможностей установки.

Указанная цель достигается тем, что установка снабжена силоизмерительным элементом, .выполненным с возможностью регистрации действующих на тело сил одновременно с регистрацией его затухающих колебаний. Данное техническое решение позволяет непосредственно сопоставить .затухающие колебания тела и действующие на него силы, и в фазы, где скорости максимальны, а ускорения и перемещения равны нулю, определить демпфирующие силы, а в фазы, где максимальны ускорения и перемещейия, а скорости равны нулю, определить инерционные силы, Тем самым предлагаемое техническое решение позволит непосредственно решить вопрос о возможности 2-члейного. представления сил взаимодействия модели с жидкостью и уточнить значение коэффициентов, определяе- 45 мых косвенным методом.

На фиг. 1 изображена установка для onрвделения гидродинамических характеристик тела с силоизмерительным элементом; фиг, 3 — характер полученных записей на макете установки, Установка имест основание 1, которое ставится на крышку 2 гидролотка или бака

3. В баке 3 может быть залита как однородная, так и стратифицированная по плотно:сти жидкость 4. На фиг. 1 показано, что в верхней части бака 3 залита жидкость с плотностью р1, а в нижней — жидкость с плотностью р>. На границе их раздела создается переходный слой 5 с плотностью рз =0,5(n +e) который специально подкрашивается. В основание установки 1 вмонтирован ве.ртикальн.ый шток 6. На нем струбциной на ну>кной высоте закрепляется горизонтальная штанга 7, к которой на крючке 8 подсоединяются кордовые резинки 9. Нижним концом они через силоизмерительный элемент 10 соединены с телескопической державкой 11 тела 12. Державка имеет стрелку 13, показывающую вертикальное перемещение тела на шкале

14. Стрелка и шкала выполнены с возможностью перемещения для взаимного согласования начала отсчета. Дер>кавка колеблется во второпластовой втулке 15. На державке закреплена чашка 16 для тарировачных грузов 17. Кондуктометрический датчик 18 представляет собой два изолированных друг от друга электрода, сопротивление между которыми меняется в зависимости от глубины погружения их в воду. Сни включены в полумостовую схему усилителя перемен, -гого ток". 19, а последний подключен к осциллографу. Для уравновешивания тела 12 на упругом элементе 9 данной жесткости и на данном горизонте в стратифицированной по плотности жидкости к испытываемому телу снизу крепится хорошо обтекаемый балласт 20 необходимой массы, а в чашу укладываются тарировочные грузы (гири) 17, растягивающие уйругую подвеску модели до определенной величины, допуска,ощей линейное поед ставление восстанавливающей силы п ри дополнительном нагружении или. снятии грузов из чашки, Силоизмерительный элемент представляет собой тонкое упругое дюралевое кольцо 21, к которому приварены две втулки с резьбой, В верхнюю втулку изнутри ввинчивается шток чашки 22 с ферритовым горшочком 23, в котором намотана катушка индуктивности 24, представляющая собой одно;плечо полумоста. Вторым плечом является подстроечный потенциометр 25, Снаружи в верхнюю втулку ввинчивается винт

26 с гаком для прикрепления упругого элемента. Этот винт одноврем нно поджимает шток чашки, искл|очая возмо>кные люфты в резьбе. В нижнюю втулку 27 сьерху ввинчивается шток тгрело: ки 28 с приклеенной к ней ферритовой пластинкой 29, а снизу- гак

5 с резьбой 30, к которому подсоединяется дер>кавка тела. Из силоизмерительного элемента выводятся 2 тонких провода, через которые сигнал передается на тензоусилитель переменного тока.

1754570

Установка для определения гидродина- записываются по шкале и на осциллографе мических характеристик тела работает cree- перемещения и отметки действующих сил, дующим образом, . затем операция повторяется сдобавлением .. Вначале в баке готовится среда - одно- тарировочных грузов, Таким путем осущестродная или стратифицированная жидкость, 5 вляется тарировка датчика вертикальных

Если опыты проводятся в стратифицирован- перемещений 18 и грузовая тарировка силоной жидкости, вначале в бак 3 заливают измерительного элемента 10. Снятие груза жидкость (соляной раствор) с плотностью соответствует действию силы вверх, допол,щ, затем подкрашенный переходный слой 5 . нительное нагружение = действию силы с плотностью рз =--0,5(pi + ) и, наконец, 10 вниз. жидкость с плотностью р1 (пресную воду), После этого тело вручную за державку

На крышке 2 бака, устанавливается жесткая отклоняется и отпускается. Затухающие карама 1 с вертикальным штоком 6. Тело 12 лебания тела и действующие на него при при помощи горизонтальной штанги 7, уп- этом силы записываются. Характер запиругой подвески 9 необходимой жесткости, 15 сей, полученных на изготовленном макете телескопической державки 11, балласта 20 установки, показан на фиг. 3. и тарировочных грузов 17 в чашке вывеши- . Имея такую синхронную запись колебавается в равновесном положении йа oripe- -ний и действующих на тело сил, можно в деленном горизонте. Количество тариро-. разные фазы колебаний непосредственно вочных грузов в чашке подбирается с таким . 20 снять инерционные и демпфирующие силы расчетом, чтобы резинки были полустянуты, . и сопоставить их с соответствующимйускои при их снятии модель имела необходимое рениями и скоростями -затухающего переперемещение вверх, а при дополнительном ходного процесса, а от сил перейти к, нагру>кении погружалась примерно на ту же коэффициенту Кл и ly. величину, вниз. Каждой жесткости резинок 25 Остается при этом и косвенный путь опбудет соответствовать свое количество та- ределения К и гу, рировочных грузов. После этого на держав- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ке 11 закрепляется стрелка 13, Установка для определения гидродинауказывающая вертикальные перемещения мических характеристик тела по авт. св. М тела на шкале 14. Ноль шкалы подводится к 30 1638583, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с стрелке, Датчик 18 вертикальных переме- целью расширения функциональных воэи,åíèé и силоизмерительный элемент 10 можностей за счетобеспечениясинхронноподключаются с полумостовым схемамтен- го измерения и записи затухаю цих зоусилителей, сигналы которых записйва- колебаний и действующих на тело сил, она ются на осциллограф (не показаны), Схемы 35 снабжена силоизмерительным элементом, балансируются, подбирается соответствую- установленным между державкой тела и упщая чувствительность, Затем последова- ругим элементом, и блоком регистрации котельно снимаются грузы из чашки и лебанийисил.

1754570

j ci

Техрад Ф1. Уоргентал

Корректор Н.Туг ийа

:1, =::=,,с;.-.,-;-цн...-::",«тел...-:-:. : . ко Яинат "Патент", г. ужгород. ул, Гагарина, 101

Гира!к По г исное

Ii:" «.È .I:ÿ Г .сударе еекно о комитета по изобретениям l1 открытияи при ГКНТ СССР

11,",О35, Москва, Ж-Э5, Раушскал наб„4/5