Динамометр буксировочной тележки

 

Использование: экспериментальная гидромеханика корабля, касается конструирования динамометров для буксировочных испытаний моделей судов и для самоходных их испытаний в жесткой запряжке. Сущность: динамометр буксировочной тележки содержит установленное на ней устройство с чувствительным элементом, связывающим модель судна с буксировочной тележкой, и выполнен с установленным на буксировочной тележке грузом, связанным с моделью и имеющим возможность перемещения относительно буксировочной тележки в сторону, противоположную возможному перемещению модели относительно этой тележки, причем величина массы груза выбрана из условия: m = i(M+ΔM-K), где m - масса груза, M - масса модели, ΔM - присоединенная масса воды, K - постоянная величина, устанавливаемая опытным путем для конкретного динамометра, i - передаточное отношение связи между моделью и массой. 3 ил.

Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике корабля и касается конструирования динамометров для буксировочных испытаний моделей судов и для самоходных их испытаний в жесткой запряжке.

Известен динамометр буксировочной тележки (Г.Е. Павленко. Сопротивление воды движению судов. - "Морской транспорт", М., 1956, с. 272-275), содержащий установленное на ней устройство с чувствительным элементом, связывающим модель судна с буксировочной тележкой. Однако такой динамометр обладает инерционной погрешностью при измерениях с его применением.

Технический результат от внедрения изобретения состоит в устранении инерционной погрешности измерений с помощью динамометра буксировочной тележки.

Этот результат достигается тем, что динамометр буксировочной тележки содержит установленное на ней устройство с чувствительным элементом, связывающим модель судна с буксировочной тележкой, и выполнен с установленным на буксировочной тележке грузом, связанным с моделью и имеющим возможность перемещения относительно буксировочной тележки в сторону, противоположную возможному перемещению модели относительно этой тележки, причем величина массы груза выбрана из условия: m = i(M+ΔM-K) где m - масса груза; M - масса модели; ΔM - присоединенная масса воды; K - постоянная величина, устанавливаемая опытным путем для конкретного динамометра; i - передаточное отношение связи между моделью и массой.

На фиг. 1 показана конструкция динамометра буксировочной тележки; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1.

Модель судна 1 через шарнир 2 Кардана и N-образную тягу 3 шарнирами 4 соединена с измерительным рычагом 5, имеющим вид пространственной фермы. Рычаг 5 имеет ось вращения 6, расположенную на подвижной раме 7. Чувствительный элемент 8, например, в виде преобразователя линейных перемещений в частоту переменного тока закреплен на подвижной раме 7 и шарнирно связан с рычагом 5 посредством тяги 9. На верхней части рычага 5 закреплена сменная масса 10, а также сменные пружины 11, другим своим концом закрепленные на подвижной раме 7, где также установлены ограничители хода 12 рычага 6 и неподвижные части гидравлических демпферов 13, подвижные части которых закреплены на рычаге 5. Механизм тарировки чувствительного элемента 8 состоит из двух шкивов 14, установленных на подвижной раме 7 и перекинутых через них нитей, одним концом закрепленных на рычаге 5, в то время как другой конец несет подвеску 15, где размещаются тарировочные грузы 16. На одной из этих подвесок размещается такой же груз, служащий для уравновешивания главной части буксировочного сопротивления.

Подвижная рама 7 шарнирно подвешена на двух N-образных тягах 17, верхние шарниры которых закреплены на неподвижной раме (не показана). К этой раме крепится клещевидный электромагнитный тормоз 18, взаимодействующий с тормозной планкой 19, закрепленной на подвижной раме 7. Подвижная и неподвижная рамы также связаны съемными пружинами 20 малой жесткости (например, резиновыми лентами) и съемной пружиной-амортизатором 21 большой жесткости, работающей на растяжение и сжатие и включающей резиновый элемент.

Неподвижная рама закреплена на буксировочной тележке (не показана) быстросъемными узлами с возможностью регулировки по высоте и, кроме того, подвешена на тросе, перекинутом через блоки и имеющем на другом своем конце противовес.

Ограничители хода 12 электрически изолированы от рамы 7 и при соприкосновении с измерительным рычагом 5 предназначены для замыкания электрической цепи соответственно передней или задней лампочки-индикатора. Чувствительный элемент 8 электрически связан с электронным частотомером, который высвечивает на своем табло среднюю частоту тока за время прохода моделью измерительного участка или за заданное время.

Величина массы 10 определяется по формуле: m = i(M+ΔM-K), где m - масса груза; M - масса модели;
ΔM - присоединенная масса воды;
K - постоянная величина, устанавливаемая опытным путем для конкретного динамометра;
i = c/d - передаточное отношение связи между моделью судна 1 и массой 10;
с - длина нижнего плеча рычага 5;
d - расстояние от центра массы 10 до оси 6.

При этом величину К можно определить как величину некоторой точечной массы, закрепленной вместо модели судна, когда при ускорении буксировочной тележки динамометр с удаленной массой 10 находится в равновесии. Величина присоединенной массы ΔM определяется по справочникам.

В опытном экземпляре динамометра ось 6 образована двумя парами крестообразно расположенных плоских пружин, а шарниры 4 и шарнир Кардана выполнены на шарикоподшипниках.

Динамометр эксплуатируется следующим образом.

Перед началом опытов устанавливаются пружины 11 такой жесткости, чтобы период собственных угловых колебаний измерительного рычага 5 вместе с моделью 1 и установленной на нем массой m был равен заданной величине, например 2 с. Затем производится тарировка чувствительного элемента 8. Непосредственно перед рабочим пробегом на левую (заднюю) подвеску кладется груз, равный ожидаемому буксировочному сопротивлению с учетом передаточного отношения. Зажигается левая (задняя) лампочка-индикатор. Производится разгон буксировочной тележки, после чего через некоторое время лампочка гаснет. Буксировочное усилие передается от тележки к подвижной раме 7 через амортизатор 21, который, кроме того, изолирует динамометр от горизонтальной вибрации буксировочной тележки. Шарнир 2 Кардана разгружает динамометр от возможных кренящих моментов, действующих на модель 1. После торможения вновь загорается левая лампочка.

При работе на волнении амортизатор 21 демонтируется. По условиям опыта в зависимости от массы модели 1 подбирается жесткость пружин 20. Перед стартом включается тормоз 18, затем начинает генерироваться волнение в бассейне. После разгона тормоз 18 автоматически выключается, модель судна 1 вместе с подвижной рамой 7 начинает испытывать продольно-горизонтальную качку около некоторого среднего положения. Непосредственно перед торможением буксировочной тележки автоматически включается тормоз 18, что предотвращает, как и при разгоне, возможный жесткий удар подвижной рамы 7 о свои ограничители.

Применение динамометра с механическим компенсатором инерции позволяет практически устранить инерционную погрешность в буксировочных и самоходных испытаниях моделей судов, в том числе и при испытаниях с ускорением и замедлением. Это существенное повышение точности эксперимента открывает возможность постановки качественно новых, ранее недоступных исследований в существующих бассейнах для проведения опытов, например в длинных бассейнах экспериментов, требующих особой точности, ранее невозможных, а в коротких бассейнах - производство стандартных самоходных испытаний моделей крупных транспортных судов. Для них характерно высокое отношение водоизмещения к буксировочному сопротивлению и, следовательно, большое значение инерционной погрешности при использовании имеющихся динамометров, что ранее делало буксировочные и самоходные испытания в коротких бассейнах для опытов ненадежными.

Кроме того, предлагаемый динамометр позволит уменьшить длину и количество пробегов модели, что удешевит исследования. При проектировании новых бассейнов для опытов он позволит сократить их длину, что уменьшит стоимость строительства.

Формула изобретения

Динамометр буксировочной тележки, содержащий установленное на ней устройство с чувствительным элементом, связывающим модель судна с буксировочной тележкой, отличающийся тем, что он выполнен с установленным на буксировочной тележке грузом, связанным с моделью и имеющим возможность перемещения относительно буксировочной тележки в сторону, противоположную возможному перемещению модели относительно этой тележки, причем величина массы груза выбрана из условия
m = i(M+ΔM-K),
где m масса груза;
M масса модели;
ΔM - присоединенная масса воды;
К постоянная величина, устанавливаемая опытным путем для конкретного динамометра;
i передаточное отношение связи между моделью и массой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3