Буксировочная тележка для опытового бассейна

 

Изобретение относится к измерительной гидромеханике корабля и плавучих инженерных сооружений и касается конструирования оборудования для проведения гидродинамических и ледовых испытаний моделей в опытовом бассейне. Сущность изобретения заключается в том, что буксировочная тележка для ледового опытового бассейна, содержащая раму с ходовыми колесами, установленными на рельсах, проложенных вдоль опытового бассейна, электропривод, динамометрическую установку с возможностью закрепления на ней испытуемой модели, измеритель скорости движения тележки и регистрирующую аппаратуру, снабжена дополнительным приводом, содержащим электродвигатель, редуктор в виде коробки передач с дифференциалом, приводные валы с муфтами, угловые редукторы, ходовые винты с башмаками и опоры, причем ходовые винты установлены по бортам рамы тележки параллельно рельсам с возможностью вращения внутри башмаков, корпуса которых закреплены на рельсах с возможностью перестановки, при этом ходовые винты на одном конце установлены на опорах, закрепленных на раме тележки, а противоположные концы через муфты установлены в корпусе угловых редукторов и через их шестерни и приводные валы с муфтами связаны с электродвигателем через редуктор в виде коробки передач с дифференциалом, причем корпуса редукторов и электродвигателя закреплены на раме, а измеритель выполнен в виде мерной линейки с двумя разнесенными по ее длине электромагнитными датчиками, которая закреплена на раме параллельно ходовому винту, и измерителя времени в виде генератора опорной частоты и частотомера. 3 ил.

Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике корабля и плавучих инженерных сооружений и касается оборудования для проведения гидродинамических и ледовых исследований моделей в опытовом бассейне.

Известна буксировочная тележка для опытового бассейна, содержащая раму с ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами, проложенными вдоль опытового бассейна, электропривод, динамометрическую установку с возможностью закрепления на ней испытуемой модели, датчик скорости движения тележки и регистрирующую аппаратуру (прототип).

Недостатком известной конструкции буксировочной тележки являются ограниченные возможности ее использования в диапазоне малых скоростей движения и недостаточные развиваемые при этом тяговые усилия. Это объясняется тем, что при малых скоростях движения тележки не обеспечивается необходимая мощность приводного электродвигателя. В связи с этим буксировочная тележка с электроприводом не может использоваться при скоростях движения менее 20-50 мм/с (0,02-0,05 м/с), и развиваемое на малых скоростях движения тяговое усилие очень мало. В результате тележка движется неравномерно, рывками, а при значительном сопротивлении движению со стороны испытуемой модели (например, в ледовом поле) вообще останавливается.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования буксировочной тележки, расширение ее экспериментальных возможностей в области малых скоростей движения, обеспечение равномерности движения и значительных тяговых усилий вплоть до скоростей движения 1 мм/с (0,01 м/с) и ниже, без чего невозможно проведение испытаний моделей буровых платформ и других морских инженерных сооружений во льдах.

Для этого буксировочная тележка снабжена дополнительным приводом, содержащим электродвигатель, редуктор в виде коробки передач с дифференциалом, приводные валы с муфтами, угловые редукторы, ходовые винты с башмаками и опоры, причем ходовые винты установлены по бортам рамы тележки параллельно рельсам с возможностью вращения внутри башмаков, корпуса которых закреплены на рельсах с возможностью перестановки, при этом ходовые винты на одном конце установлены на опорах, закрепленных на раме тележки, а противоположные концы через муфты установлены в корпусе угловых редукторов и через их шестерни и приводные валы с муфтами связаны с электродвигателем через редуктор в виде коробки передач с дифференциалом, причем корпуса редукторов и электродвигателя закреплены на раме, а измеритель скорости выполнен в виде мерной линейки с двумя разнесенными по ее длине электромагнитными датчиками, которая закреплена на раме параллельно ходовому винту, и измерителя времени в виде генератора опорной частоты и частотомера.

На фиг. 1 показана буксировочная тележка, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - схема измерителя скорости буксировочной тележки.

Буксировочная тележка (фиг. 1) содержит раму 1 с ходовыми колесами 2, установленными на рельсах 3, проложенных вдоль чаши опытового бассейна, заполненной водой 4 с ледовым покровом 5, основной электропривод 6, динамометрическую установку 7, к которой крепится испытуемая модель 8, и дополнительный привод, состоящий (фиг. 2) из электродвигателя 9, редуктора в виде коробки передач с дифференциалом 10, приводных валов 11, муфт 12, угловых редукторов 13, двух ходовых винтов 14, башмаков 15 и опор 16, а также измеритель скорости движения тележки, который выполнен в виде мерной линейки 17 с двумя электромагнитными датчиками 18 и магнитом 19, который закреплен на башмаке 15, и измерителя времени (фиг. 3) в виде генератора опорной частоты 20 и частотомера 21.

Устройство работает следующим образом.

В диапазоне скоростей 0,05-2,0 м/с буксировочная тележка перемещается от основного электропривода 6. При этом башмаки 15 отсоединены от рельсов 3; на дополнительный электропривод 9 питание не подается. В этом диапазоне скоростей проводят испытания моделей судов. Развиваемое буксировочной тележкой (БТ) усилие в указанном диапазоне скоростей достаточно для преодоления сопротивления движению модели судна со стороны воды 4 и ледового покрова 5, заполняющих чашу ледового опытового бассейна.

Для исследования физических процессов ломки льда и измерения усилий, возникающих на элементах моделей буровых платформ и других морских инженерных сооружений, со стороны льда при его подвижках необходимо моделировать чрезвычайно малые скорости движения 0,05-0,001 м/с и ниже. В этом диапазоне скоростей отключают основной двигатель 6, с помощью дополнительного электродвигателя 9 вращением ходовых винтов 14 перемещают нескрепленные с рельсами башмаки 15 в крайнее переднее положение; отключают электродвигатель 9; жестко закрепляют корпуса башмаков 15 на рельсах. Дополнительный привод готов к использованию. Включают электродвигатель 9, устанавливают необходимую передачу на редукторе 10. Буксировочная тележка перемещается на ходовых рельсах 2 по рельсам 3 с помощью тяги, развиваемой винтовой парой: ходовой винт 14 - гайка башмака 15. Благодаря большой редукции дополнительный привод 9, 10 обеспечивает значительные тяговые усилия даже при очень малых скоростях движения, а наличие дифференциала в редукторе 10 обеспечивает равенство тяговых усилий по обоим бортам буксировочной тележки. При прохождении первого датчика 18 мимо магнита 19 генерируется импульс, запускающий частотомер 21, и начинается подсчет импульсов от генератора 20 с опорной частотой F₀ (см. фиг. 3). После прохождения БТ участка длиной S, в момент прохождения магнита 19 мимо второго датчика 18 генерируется второй импульс, останавливающий счет частотомера 21. Количество импульсов, подсчитанных частотомером, обратно пропорционально скорости движения БТ: N = F₀ · T_изм. = (F₀ · S)/V. Длина пробега БТ на дополнительном приводе составляет 3 м (несколько меньше длины ходового винта). После прохождения тележкой указанного отрезка пути срабатывает конечный выключатель и останавливает движение БТ. После этого отсоединяют башмак 15 от рельса, вращение ходовых винтов 14 от электродвигателя 9, вновь перемещают башмаки в крайнее переднее положение (при этом БТ неподвижна, так как нет жесткой связи башмака с рельсами, электродвигатель 9 вращается вхолостую). Отключают электродвигатель 9, закрепляют башмаки 15 на рельсах; дополнительный привод готов к дальнейшему использованию. При малых скоростях движения (0,001-0,05 м/с), несмотря на короткие участки движения БТ (не более 3 м), время испытаний составляет 60-3000 с. Это вполне достаточно для установления физических закономерностей и измерений усилий, возникающих на моделях инженерных сооружений. Одновременно повышается эффективность использования ледового поля, так как предоставляется возможность испытаний моделей в одном ледовом поле в широком диапазоне скоростей движения БТ.

Формула изобретения

Буксировочная тележка для ледового опытового бассейна, содержащая раму с ходовыми колесами, установленными на рельсах, проложенных вдоль опытового бассейна, электропривод, динамометрическую установку с возможностью закрепления на ней испытуемой модели, измеритель скорости движения тележки и регистрирующую аппаратуру, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным приводом, содержащим электродвигатель, редуктор в виде коробки передач с дифференциалом, приводные валы с муфтами, угловые редукторы, ходовые винты с башмаками и опоры, причем ходовые винты установлены по бортам рамы тележки параллельно рельсам с возможностью вращения внутри башмаков, корпуса которых закреплены на рельсах с возможностью перестановки, при этом ходовые винты на одном конце установлены на опорах, закрепленных на раме тележки, а противоположные концы через муфты установлены в корпусе угловых редукторов и через их шестерни и приводные валы с муфтами связаны с электродвигателем через редуктор в виде коробки передач с дифференциалом, причем корпуса редукторов и электродвигателя закреплены на раме, а измеритель скорости выполнен в виде мерной линейки с двумя разнесенными по ее длине электромагнитными датчиками, которая закреплена на раме параллельно ходовому винту, и измерителя времени в виде генератора опорной частоты и частотомера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3