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

 

Сущность изобретения: при измерении осевого усилия в процессе настройки измерительной схемы задают вращение гребному винту с частотой, близкой к частоте крутильных колебаний гребного винта, и фиксируют их регистраторами крутящего момента и осевого усилия; устанавливают сигнал колебаний крутящего момента в противофазе с сигналом колебаний осевого усилия , доводя суммарный сигнал до нуля и после установки частоты вращения гребного винта на режим движения судна производят регистрацию электрических сигналов крутящего момента и осевого усилия. Устройство содержит собранные в измерительные мосты тензорезисторы осевого усилия и крутящего момента, резисторный делитель компенсационной цепи, который через переключатель соединен с выходом усилителя крутящего момента, выход резисторного делителя соединен с сумматором и с выходом усилителя осевого усилия, а выходы сумматора и усилителя крутящего момента соединены с регистраторами осевого усилия и крутящего момента. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. сл С

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (II) (51)5 6 01 1. 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806371/10 (22) 26,03.90

: (46) 23.08.92. Бюл. М 31. (71) Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А,Н.Крылова

-(72) О.Н,Беззубик (56) Авторское свидетельство СССР

l+ 546795, кл. G 01 1 1/22, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 54292.1, кл. G 01 1 1/22, 1974. .(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО УСИЛИЯ И КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ГРЕБНОГО

ВИНТА СУДНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: при измерении осевого усилия в процессе настройки измерительной схемы задают вращение гребному винту с частотой, близкой к частоте . крутильных колебаний гребного винта, и фиксируют их регистраторами крутящего

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и предназначено для измерения осевых усилий и крутящих моментов на гребных валах судов.

Известен способ измерения осевого усилия гребного винта путем измерения упругих деформаций гребного вала под углом

45 и 135 относительно продольной оси вала с помощью двух тенэорезисторов, укрепляемых на гребном валу в указанных направлениях, и вычитания сигналов этих тензорезисто ров.

Недостатком этого способа является недостаточная точность измерения осевого усилия из-за влияния крутящего момента, а также низкая чувствительность измеритель2 момента и осевого усил гя,"устанавливают сигнал колебаний крутящего момента в противофазе с сигналом колебаний осевого усилия, доводя суммарный сигнал до нуля и после установки частоты вращения гребного винта на режим движения судна производят регистрацию электрических сигналов крутящего момента и осевото усилия. Устройство содержит собраййые в измерительные мосты тензорезисторы осевого силия и крутящего момента, резисторный делитель компенсационной. цепи, который через переключатель соединен с выходом усилителя крутящего момейта; выход резисторного делителя соединен с сумматором и с выходом усилителя осевого усилия, а выходы сумматора и усйлителя крутящего момента соединены С регистраторами осевого усилия и крутящего момента. 2 с.п, ф-лы, 2 ил. ной схемы к измеряемым деформациям и отсутствие температурной компенсации.

Известен другой способ измерения осевого усилия и крутящего момента гребного винта с помощью укрепляемых на валу гребного винта тенэорезисторов, заключающийся в настройке измерительной схемы с помощью компенсационного сигнала йутем нагружения упругой плиты с тензорезисторами фиксированными величинами сил и крутящих моментов, последующем закреплении ее на валу гребного винта, преобразовании деформаций гребного вала в электрические сигналы и их регистрации.

Недостатком известного способа измерения является влияние крутящего момента, обусловленное ошибками установки

1756776 упругой плиты на валу гребного винта, а также изменением параметров тензореэисторов при изгибе упругой плиты в процессе закрепления ее на валу. Другими недостатками способа являются низкая чувствительность к продольной деформации вала, повышенная температурная нестабильность.

Известно устройство для измерения осевого усилия и крутящего момента греб ного винта судна, содержащее установленные на гребном валу через упругую плиту тензорезисторы осевого усилия и крутящего момента, собранные в измерительные мосты, уссилители сигналов, токосъемное устройство, резисторный делитель компенсационной цепи и регистраторы осевого усилия и крутящего момента.

Недостатком устройства является влияние крутящего момента на результаты измерения осевого усилия, низкая чувствительность к продольной деформации вала, повышенная температурная нестабильность, Цель о изобретения является повышение достоверности информации при измерениях осевого усилия и крутящего момента гребного винта судна.

Эта цель достигается тем, что в процессе настройки задают вращение гребному винту с частотой, близкой к частоте крутильных колебаний гребного вала, фиксируют возникновение крутильных колебаний по показаниям регистраторов крутящего момента и осевого усилия, затем изменяют амплитуду колебаний компенсационного сигнала крутящего момента, устанавливают его в противофазе с сигналом колебаний осевого усилия, суммируют зти сигналы, доводя суммарный сигнал до нуля, а регистрацию электрических сигналов осуществляют после установки частоты вращения гребного винта на режим движения судна.

Устройство для измерения осевого усилия и крутящего момента гребного винта судна, содержащее устэновленнйе на гребном валу flo осям соответствующих главных напрях<ений и собраннйе в измерительные мосты тензорезисторы осевого усилия и крутящего момента; усилители осевого уси-лия и крутящего момента, токасъемное yclройство. резисторный делитель компейсацйонной цепи и регистраторы осевОго усилия и крутящего момента, при этом в устройствб введены сумматор и переключатель, причем реэисторный делитель компенсационной цепй через переключатель подключен к выходу усилйтеля крутящего момента, выходрезисторногоделителя компенсационной цепи соединен с одним входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом усилителя осевого усилия, а выходы сумматора и усилителя крутящего момента соединены с регистраторами соот5 ветственно осевого усилия и крутящего момента.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — электрическая схема; на фиг. 3 — схема рэсполо>кения тенэорезисто10 ров на гребном валу.

Устройство содержит (фиг. 1 и 2) измерительный мост крутящего момента 1 из тензорезисторов, установленных на валу гребного винта под углом 45", измеритель15 ный мост осевого усилия 2 из тензорезисторов, установленных на валу гребного винта поочередно вдоль и поперек его продольной оси (фиг. 3), усилители сигналов 3 и 4, токосъемное устройство 5, переключатель 6, 20 делитель компенсационной цепи с резистором 7, сумматор 8 и регистраторы 9 и 10, Устройство работает следующим образом.

При вращении гребного винта на. нем

25 развиваются осевая, сила и крутящий мо-. мент, деформирующие вал гребного винта, Закрепленные на нем тензорезисторы изменяют свое сопротивление и в диагоналях измерительных мостов 1 и 2 возникают на30 пряжения, которые усиливаются усилителями 3 и 4 и через токосъемные устройства 5 поступают на регистраторы 9 и 10.

Вследствие угловых ошибок ориентации тенэорезисторов моста 2 в иэмеритель35 ном сигнале наряду с составляющей, пропорциональной осевой силе, присутствует составляющая помехи, пропорциональная крутящему моменту. Для ее компенсации сигнал с выхода усилителя

40 осевого усилия подают на один из входов сумматора 8, на другой вход сумматора подают компенсационный сигнал крутящего момента. Амплитуду компенсационного сигнала крутящего момента изменяют с по45 мощью резистора 7, à его фазу — переключателем 6.

Для настройки измерительной схемы с помощью компенсационного сигнала задают вращение гребнбму винту с частотой, 50 близкой к частоте крутильных колебаний гребного вала, При этбм в системе гребной винт-валопровод возбуждаются крутильные колебания с собственной частотой, определяемой упругими и инерционными характе55 ристиками системы. Возникновение крутильных колебаний фиксируют по показаниям регистраторов 9 и 10 крутящего момента и осевого усилия. Резистором 7 изменяют амплитуду колебаний компенсационного сигнала крутящего момента. Пе1756776 реключателем 6 устанавливают компенсационный сигнал в противофазе с сигналом колебаний осевого усилия. Суммируют зти сигналы в сумматоре 8, доводя суммарный сигнал на регистраторе 10 до нуля. 5

Регистрацию электрических сигналов осевого усилия и крутящего момента осуществляют после установки частоты вращения гребного винта на режим движения судна;

Формула изобретения . 10

1. Способ измерения осевого усйлия и крутящего момента гребного винта судна, заключающийся в настройке измерительной схемы с йомощью компенсационногб сигнала, преобразовании деформаций 15 гребного вала в электрические сйгналы с помощью закрепленных на нем тензорезисторов и регистрации электрических сигналов, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью" повышения достоверности информации, в 20 процессе настройки задают вращение гребному винту с частотой, близкой к частоте крутильных колебаний гребного вала, фиксируют возникновение крутильных колебаний по показаниям регистраторов 25 крутящего момента и осевого усилия, затем изменяют амплитуду колебаний компенсационного сигнала крутящего момента, устанавливают его в противофазе с сигналом колебаний осевого усилия, суммируют зти 30 сигналы, доводя суммарный сигнал до нуля, а регистрацию электрических сигналов осуществляют после установки частоты вращения гребного винта на режим движения судна.

2. Устрбйство для измерения осевого усилия и крутящего момента гребного винта судна, содержащее установленнйе на гребном валу по осям соответствующих главных напряжений и собранные в измерительные моСты тензорезисторы осевого усилия и крутящего момента, усйлителй об- ваго усилия и крутящего момента, токосъемное устройство, резисторный делитель компенсационной цепи и регистра"горы осевого усилия и крутящего момента, о ",п и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности информации, в йего введены сумматбр и переключатель, . при этом резисторный делитель компенсационной цепи через переключатель подклгочен к выходу усилителя крутящего момента, выход резисторного делителя компенсационной цепи соединен с одним входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом усилителя осевого усилия, а выхбды сумматора и усилителя крутящего момента соединены с регистраторами соответственно осевого усилия и крутящего момента, l756776

far. 3

t Г !

Фиг.3

Составитель О. Буззубик

Техред М.Моргентал Корректор Т, Палий

Редактор IVl. Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3083 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5