Устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова
Использование: для изучения в учебном процессе гидродинамического поля деталей орудий лова з виде прямых цилиндров , обтекаемых потоком воды под углом к его продольной оси, Сущность изобретения: устройство содержит квадратный брус 1, на
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4886950/13 (22) 04.12.90 (46) 23.02.93. Бюл. N. 7 (71) Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства (72) Ю.А,Данилов, Г.Г,Пиянзов и Э;М.Давидов
{56) Авторское свидетельство СССР
8 4659823, кл. А 01 К 79/00, 1989.
„„5g„„17961G8 А1
1796108 20 30 40 одной стороне которого расположены отверстия 2, взаимодействующие с фиксирующими элементами 3, закрепленными на торцах деревянных цилиндров 4, снабженных однослойными обмотками 5, нанесенными на их боковую поверхность. Плоскости витков обмоток 5 перпендикулярны продольной оси 0>Oz каждого цилиндра 4. При расположении на брусе 1 цилиндры 4 соприкасаются своими обмотками 5, которые соединены между собой последовательно проводом 6 и подключены проводами 7 к источнику переменного напряжения 8. В устройство введены первое 12 Изобретение относится к промышленному рыболовству и может быть использовавано для моделирования и изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму прямого цилиндра. обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси, Наиболее близким техническим решением является устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова. содержащее стержень, выполненный из диэлектрического материала, установленные на стержне цилиндры с фиксирующими элементами и нанесенными на боковую поверхность проводниками, соединенные между собой последовательно и подключенные к йсточнику переменного напряжения, при этом стержень выполнен в виде бруса квадратного сечения с отверстиями, расположенными на одной из его сторон, служащими для размещения фиксирующих элементов, последние закреплены на торцах цилиндров, проводники каждого цилиндра образуют однослойную обмотку, плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндра, а цилиндры выполнены равного диаметра, соприкасаются обмотками и вы- сота их равна диаметру. Данное устройство обеспечивает изучение гидродинамического поля деталей орудий лова (например, бим, стойка,. цилиндрический поплавок и т.п.), имеющих форму прямого цилиндра, обтекаемого потоком воды перпендикулярно его продольной оси, . Однако возможности его использования ограничены, т.к. устройство не обеспечивает изучение гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму прямого цилиндра, обтекаемого потоком воды ° под углом к его продольной оси. Целью изобретения является удобство пользования за счет обеспечения исследои второе 13 переменные сопротивления и дополнительный набор цилиндров 14 с однослойными обмотками 15, Каждый цилиндр 14 с обмоткой 15 расположен внутри соответствующего цилиндра 4 так, что их продольные оси 00 и 00г направлены перпендикулярно одна другой. Обмотки 15 соединены между, собой проводом 16. последовательно и .подключены через переменное сопротивление 12 к источнику переменного напряжения 8 параллельно обмотками 5, в цепь которых последовательно включено переменное сопротивление 13. 2 ил,. вания гидродинамического поля двталей орудий лова, имеющих форму прямого цилиндра., обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси. Указанная цель достигается тем, что устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму цилиндра, содержит стержень, выполненный иэ диэлектрического материала, уста10 новленные на стержне цилиндры с фиксирующими элементами и нанесенными на боковую поверхность проводниками, соединенные между собой последовательно и подключенные к источнику переменного напряжения, причем стержень выполнен в виде бруса квадратного сечения с отверстиями, расположенными на одной из его сторон; служащими для размещения фиксирующих элементов, последние закреплены на концах цилиндров, при этом проводники каждого цилиндра образуют однослойную обмотку, плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндра, цилиндры выполнены равного диаметра и установлены таким образом, что они соприкасаются обмотками -и высота их равна диаметру. Устройство снабжено двумя переменными сопротивлениями и дополнительным набором цилиндров с однослойными обмотками, аналогичных основным цилиндрам, каждый цилиндр дополнительного набора расположен внутри соответствующего цилиндра основного набора так, что их продольные оси перпендикулярны друг другу, а дополнительные однослойные обмотки сопротивлений параллельны основным обмоткам, к которым последовательно подключено второе переменное сопротивление. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, вид сверху; на фиг. 2 — схема обтекания прямогЬ цилиндра потоком воды под углом к его продольной оси. 1796108 Устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова содержит квадратный брус 1, выполненный из диэлектрического материала, на одной стороне которого расположены отверстия 2, служащие 5 для размещения фиксирующих элементов 3, закрепленных на торцах деревянных цилиндров 4, установленных на стержне 1. Высота цилиндров 4 одинакова и равна их диаметру. На боковую поверхность цилиндра 4 нанесе- 10 ны проводники, образующие однослойные обмотки 5. Плоскости витков обмотки 5 перпендикулярны продольной оси Oi02 каждого цилиндра 4, при расположении на брусе 1 цилиндры 4 соприкасаются своими абмот- 15 ками 5, которые соединены между собой последовательно проводом 6 и подключены проводами 7 к источнику 8 переменного электрического напряжения. Брус 1 присоединен к полэунам 9, которые установлены 20 на стойках 10 с возможностью перемещения. Для закрепления ползунов 9 на стойках 10 предусмотрен фиксатор 11. В устройство дополнительно введены первое 12 и второе 13 переменные сопротивления и дополни- 25 тельный набор цилиндров 14 с однослойными обмотками 15..Каждый. цилиндр 14 с обмоткой 15 расположен внутри соответствующего цилиндра 4 так, что их продольные оси 001 и 002 направлены перпендикуляр- 30 но друг другу. Для удобства крепления цилиндров 14 к брусу 1 фиксирующий элемент 3 выполнен в виде шайбы, чопика и кольца (на фиг. 1 не обозначены). Обмотки 15 соединены между собой проводом 16 последа- 35 вательно и подключены через переменное сопротивление 12 к источнику переменного напряжения 8 параллельно обмоткам 5, в цепь которых последовательно включено переменное сопротивление 13, 40 Работа с устройством осуществляется следующим образом, Перед работой выбирают масштаб мо.делирования m = —, где L — длина деталей 1. 45 I орудия лова; например, бима; — длина бруса 1. Разбивают длину бруса 1 на п равных отрезков длиною d = 2а, где а — диаметр проводника обмотки 5. По размеру d выта- 50 чивают из дерева полые цилиндры 4 высатой h = d, На боковую поверхность цилиндра 4 наносят обмотку 5, По известной величине d цилиндров 4 вытачивают из дерева полые цилиндры 14 и наносят на их боковую по- 55 верхность однослойной обмотки 15 с таким расчетом, чтобы каждый цилиндр 14 с обмоткой мог внатяг разместиться внутри цилиндра 4, при этом их продольные оси 001 и 002 располагаются перпендикулярно друг 5 —.— = с да, 15 Выполнение этога условия обеспечивается при помощи переменных сопротивлений 12 и 13, В соответствии с МАГА в сходственных точках геометрически подобных областей магнитного поля и гидродинамического поля вызванных скоростей имеет место равенство Чо Чосоза т.к. — = — = ctg a Ч02 Чоз I < другу. Собранные таким образом обмотки 5 и 15 при помощи фиксирующих элементов 3 устанавливают в отверстия 2 Gpyca 1, В этом случае два соседних цилиндра 4 будут соприкасаться своими обмотками 5, Далее монтируют все узлы устройства согласно фиг. 1. При прохождении переменного тока по обмоткам 5 и 15 (в опытах выбиралась частота 800 — 1000 Гц) вокруг них возникает переменное магнитное поле Н, которое согласно магнитогидродинамической аналогии (МАГА) моделирует гидродинамическое поле (ГДП) вызванных скоростей (W), возникающих при обтекании детали орудия лова, имеющей форму прямого цилиндра, потоком воды под углом к его продольной оси. Это основывается на том, что такую картину обтекания прямого цилиндра в гидромеханике получают путем разложения потока Vo надва потока воды Vo> и Vo2. Поток воды Vo> обтекает цилиндр перпендикулярно оси продольной оси Оз04, а поток Чо2 — вдоль продольной оси Оз04 (см. фиг. 2). При обтекании цилиндра потоком Чо1 ГДП вызванных скоростей М/щ получают путем замены цилиндра системой гидродинамических диполей, расположенных своими осями перпендикулярно продольной оси 0504; т,е. напротив набегающего потока Vo>. При обтекании цилиндра потоком V2 ГДП вызванных скоростей получают путем замены цилиндра системой гидродинамических диполей, расположенных своими осями вдоль продольной оси Оз04, Согласно МАГА эти диполи также моделируют обмотками 15, продольные оси 002 которых параллельны брусу 1, При этом аналогом ЧЧо2 является напряженность Но2 магнитного поля обмоток 15, Для того, чтобы суммарно магнитное поле обмоток 5 и 15 было аналогичным ГДП вызванных скоростей цилинп; ра, обтекаемого потоком воды у, под углом а к его продольной оси Оз04, необходимо обмотки 5 и 15 допитать токами !5 и i>5, отношение которых должно быть 1796108 Wi H> w Н2 где уу1 = Wo< + Wm и М4 - Wo< + Wm — вызванные скорости системы гидродинамических диполей в двух любых точках; Н =Нш+ Hmu Hz = Но + Hm — напряженности магнитного поля обмоток 5 и 15 s сходственных точках. 10 Измерение напряженности Н переменного магнитного поля производят одним из известных способов, в частности, с помощью калиброванной плоской измерительной катушки сечением S см и числом витков в. 15 Постоянная такой катушки Sco выражены в квадратных сантиметрах. Катушку размещают в интересующих точках поля и с помощью вольтметра измеряют наведенную в катушке ЭДС, которая изменяется по синусоидально- 20 му закону, определяемому выражением Е=4,444f о где Е - наведенная в катушке ЗДС; Ф- пронизывающий катушку магнитный поток; f —. частота переменного тока; N- число витков измерительной катуш30 Так как пронизывающий катушку магнитный поток Ф =рНЯ, а магнитная проницаемость воздуха р= 1, то величина Е =4,44 HfSN, а величина напряженности 40 плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндра, цилиндры выполнены равного диаметра и установлены так, что они соприкасаются обмотками и их высота равна диаметру, о т л и ч а ю щ е е с я 45 тем, что, с целью удобства в пользовании, устройство снабжено двумя переменными сопротивлениями и дополнительным На60. рам цилиндров с однослойными обмотками, аналогичных основным цилиндрам; каждый 50 цилиндр дополнительного набора расположен внутри соответствующего цилиндра основного набора так, что их продольные оси перпендикулярны одна другой, а дополнительные однослойные обмотки сопротивле55 ний параллельны основным обмоткам. к которым последовательно подключено вто.— рое переменное сопротивление. Формула изобретения Устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму цилиндра, содержащее стержень из диэлектрического материала, установленные на стержне цилиндры с фиксирующими элементами и нанесенными на боковую поверхность проводниками, соединенные между собой последовательно и подключенные к источнику переменного напряжения, причем стержень выполнен в виде бруса квадратного сечения с отверстиями, расположенными на одной из его сторон для размещения фиксирующих элементов, последние закреплены на концах цилиндров, при этом проводники каждого цилиндра образуют однослойную обмотку, При постоянной катушки, выраженной в см и измерении в вольтах Е, устанавливают напряженность магнитного поля, выражая его в системе единиц СГС (эрстед) или в системе СИ (— ). А Для того, чтобы пересчитывать измеренную ЭДС на величину — заранее строят тарировочную кривую показаний вольтметра в значениях вызванной скорости путем измерений в поле известной напряженности. При измерении поля измерительную катушку помещают в различных точках нескольких плоскостей, параллельных и перпендикулярных плоскости бруса и производят измерения в этих точках. На листе миллиметровой бумаги строят разрезы поля по плоскости измерений, нанося на них в соответствующих точках результаты измерений и по совокупности измерений в этих плоскостях получают пространственную картину поля. Устройство позволяет расширить возможности его использования, Оно может быть использовано при изучении и демонстрации гидродинамического поля вызванных скоростей деталей орудий лова, выполненных в виде цилиндра и обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси. 1796108 Составитель А.Коваленко Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман Редактор Т.Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. УжгОрод, ул,Гагарина, 101 Заказ 604 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
