Буксировочное устройство для гидродинамических испытаний моделей судов в открытых водоемах

 

Союз Советсних .

Социвпистичесних

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 27. 10. 80 (21) 2996588/27-11 с присоединением заявки рй(23)Приоритет (5l)M. Кл.

В 63 8 9/02 а 01 М 10/00

)оеударствеииы6 квиитет

СССР ао делеи изобретений и еткрытиа (53) Уд К 629. 1 2:

:532.006.16. . 002. 54 (088. 8) Опубликовано 07.06.82. Бюллетень 1те21

Дата опубликования описания 07.06.82

А.И. Поцелуйко, В.M. Власенко, Г.В. Шерстсфитов,.А.И. Суворов, И.Г. Дибривский и Г.Т. Макаров

1 °

В г, :

С

fi (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) БУКСИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ

ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЕЙ СУДОВ В ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМАХ

Изобретение относится к области судостроения, в частности к устройствам для гидродинамических испытаний моделей судов в открытых водоемах на спокойной воде и при волнении.

Известно устройство для буксировки моделей судов, содержащее буксировочную штангу, смонтированную с возможностью возвратно-поступатель- 1О ного перемещения s направляющих с карданом для закрепления этой штанги на модели судна в районе ее центра тяжести, причем конец буксировочной, штанги выполнен в виде раздвоенного хвостовика, внутри которого размещен кардан, снабженный вилкой, одним концом шарнирно связанной с карданом посредством радиально-упругого подшипника, а другой коНец вилки выполнен с шарнирами для крепления ее к модели судна в районе центра тяжести и с датчиком рассогласования по углу упора между вилкой и основной плоскостью модели судна t1>.

Недостатками этого устройства являются расположение датчика рассогласования в районе центра тяжести модели и связь установки датчика с основной плоскостью модели судна.

Такая кинематическая схема компенсации рассогласования по углу упора ограничивает круг моделей, которые могут испытываться с помощью этого устройства. Например, не могут быть испытаны модели, меняющие свой ходо« вой дифферент в значительных пределах: .модели глиссирующих судов, судов на подводных крыльях (в особенности с одним носовым крылом),судов на воздушной подушке.

Известно буксировочное устройство для испытания моделей судов в открытых водоемах, состоящее из установленной на буксировщике штанги с державкой и динамометром для измерения силы сопротивления движению модели, 93353 механизма подъема — опускания оголовка штанги и системы стабилизации положения оголовка штанги над водной поверхностью (2j.

Недостатками такого устройства являются сложность выполнения сис-темы стабилизации, включающей гироскоп, датчики угловых ускорений по крену и дифференту, электроконтакт- . ные датчики положения свободного 39 конца штанги относительно поверхности воды по высоте и соответствующие исполнительные механизмы, и ненадежность системы контроля положения свободного конца штанги относи- ls тельно поверхности воды. Электроконтактные датчики системы контроля. положения конца штанги включают исполнительные механизмы подъемаопускания штанги при любых, даже 20 скоротечных процессах, например при встрече с единичной волной происходит за короткий отрезок времени два включения - на подъем штанги и тут же на опускание. Такое беспрерывное под- g рабатывание исполнительных механизмов приводит к колебаниям конструкции штанги и динамометра, вибрации их и вносит погрешности в результаты измерений.

Цель изобретения — повышение точнос1"и измерений.

Поставленная цель достигается тем, что система стабилизации оголовка штанги содержит блок опорного сигнала и датчик вертикальной составляющей силы сопротивления движению модели, например датчик вертикальной составляющей силы двухкомпонентного динамометра, электрически связанные с блоком

4Î сравнения, к выходу которого последовательно подключены блок задания закона регулирования и усилитель мощности, связанный с механизмом подъема— опускания оголовка штанги.

На чертеже изображена схема букси45 ровочного устройства.

Устройство состоит из закрепленной в носовой части катера-буксировщика штанги 1 с державкой 2 и динамометром 3 для измерения силы сопротивления движению буксируемой модели 4, связанной с динамометрем 3 упряжкой

5, закрепленной в районе центра тяжести модели и позволяющей ей совершать любые качания и перемещения за исключением рысканий. Штанга 1 связана кинематически с механизмом 6 подъема-опускания оголовка штанги, 6, 4 а динамометр 3 связан электрически с системой 7 стабйлизации положения оголовка штанги 1 над водной поверхностью. Эта система содержит блок 8 опорного сигнала, например генератор стабилизированного напряжения, блок 9 сравнения сигнала датчика вертикальной компоненты силы сопротивления модели, поступающего от динамометра 3, с опорным сигналом блока

8, блок 10 задания закона регулирования и усилитель ll мощности для подачи сигнала на механизм 6, например на электрогидроманипулятор гидропривода подъема-опускания оголовка штанги.

Державка 2 жестко закреплена на оголовке штанги 1, а на нижнем конце этой державки закреплен двухкомпонентный динамометр 3 для измерения горизонтальной и вертикальной составляющих силы сопротивления двинению модели. Горизонтальная компонента этой силы представляет собой буксировочное сопротивление модели, а верти кальная — силу, возникающую из-эа рассогласования по углу в вертикальной плоскости между направлением силы буксировочного сопротивления модели и положением динамометра относительно горизонтальной плоскости, в которой аходится центр тяжести модели, а значит, и точка крепления упряжки 5 к модели. Для повышения точности замеров буксировочного сопротивления модели вертикальная компонента Силы сопротивления движению модели должна быть равна нулю. Если же эта сила не равна нулю, то при ее направлении вниз она приводит к перезаглублению модели и искажению показателя буксировочного сопротивления модели в стдрону выше действительного его значения, а при направлении силы вверхк подъему модели из воды и искажению результата измерений буксировочного сопротивления в сторону ниже действительного его значения при действии на модель только сил поддержания, массы модели, горизонтальной силы, приводящей модель в движение, и также горизонтальной силы буксировочного сопротивления модели.

Блок 8 системы стабилизации предназначен для выработки опорного сигнала, задающего положение динамометра относительно поверхности всды, блок

9 — для выработки сигнала, знак и величина которого пропорциональны

933536

20 формула изобретения

5 отклонению динамометра от заданного положения, а блок 10 — для обеспечения устойчивости системы регулирования и оптимальных ее характеристик.

Этот блок может быть выполнен, например, в виде аналогового или.цифрового звена с заданной передаточной характеристикой.

Устройство работает следующим образом.

В положении катера буксировщика на "стопе", когда модель 4 свободно покоится на плаву, настраивают блок 8 так, чтобы величина и знак этого сигнала были равны тем же значениям 15 сигнала динамометра 3, пропорционального нулевому значению вертикальной компоненты силы, приложенной к дина" мометру. Тогда при поступлении на блок 9 двух сигналов - от блока 8 и динамометра 3 - результируюший сигнал на выходе из блока 9 будет равен нулю.

На ходу катера-буксировщика меняются осадки и ходовые дифференты как 25 самого катера, так и буксируемой модели, особенно в случаях, если это модель судна на воздушной подушке или на подводных крыльях. При этом динамометр 3 выходит из горизон- 3g тальной плоскости, проходящей через центр тяжести модели, в результате чего со стороны последней на динамометр 3 начинает действовать вертикальная сила и сигнал динамометра, пропорциональный этой вертикальной компоненте, будет отличаться от опорного сигнала блока 8, в результате чего блок 9 вырабатывает сигнал рассогласования, который после прохож- 4 дения блока 10 и усилителя 11 включает механизм подъема или опускания оголовка штанги 1 с динамометром 3 и штанга будет опускаться или подниматься до тех пор, пока не уменьшитcR до заданных пределов значение вертикальной компоненты силы сопротивления движению модели. Величина этого допустимого коридора отклонения вертикальной силы от нулевого значения задается блоком 10. Таким образом, происходит автоматическое поддержание штанги 1 в заданном положении относительно буксируемой модели, что способствует повышению точ55 ности измерений параметров движения буксируемой модели.

Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что стабилизация положения штанги с динамометром относительно поверхности воды осуществляется с помощью более точного индикатора отклонения процесса экс" перимента от заданных условий — через вертикальную составляющую силы сопротивления движению модели, что является более точным показателем отклонения процесса буксировки от нормы, чем через показатель рассогласования по углу упора между вилкой упряжки и какой-либо геометрической характеристикой модели, например ос" новной плоскостью. При этом устройство не реагирует на случайные, даже значительные импульсные изменения дифферента модели, например, на встречной одиночной волне, если при этом не возрастает в ту или другую сторону от коридора допусков вертикальная составляющая силы сопротивления движению модели.

Предлагаемое устройство более простое в исполнении и обслуживании, система стабилизации не содержит подвижных деталей и механизмов (гироскопов, нажимных датчиков положения и конечных выключателей), открытых контактов, т.е. не подвержена воздействию соленой воды и волнения.

Жесткое соединение державки динамометра со штангой не вносит значительной погрешности в результаты измерений при изменении положения штанги, поскольку последняя обычно выполняется длиной 8-10 м для исключения влияния на модель носовой системы волн катера-буксировщика, поэтому при подъеме-опускании оголовка штанги на высоту порядка 200-300 мм угол отклонения державки от вертикали очень незначителен, но преимущество от параллелограммных механизмов ощутимо сказывается на массе стрелы буксировочного устройства, вибрации стрелы, снижении мощности приводов и упрощении обслуживания устройства.

Буксировочное устройство для гидродинамических испытаний моделей судов в открытых водоемах, содержащее установленную на буксировщике штангу с державкой и динамометром для измерения силы сопротивления движению модели, механизм подъема-спускания оголовка штанги и систему стабилиэа933536

Составитель А. Строков

Редактор 3. Бородкина Техред Ж. Кастелевич Корректор 6. Макаренко

Заказ 4073/27 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35,,Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 ции положения оголовка штанги над водной поверхностью, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, система стабилизации оголовка;штанги содержит 5 блок опорного сигнала и датчик вертикальной составляющей силы сопротивления движению модели, например датчик вертикальной составляющей силы двухкомйонентного динамометра, элек- 10 трически связанные с блоком сравнения, к выходу которого последовательно подключены блок задания закона регулирования и усилитель мощности, связанный с механизмом подъема - опускания оголовка штанги.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 652026, кл. В 63 В 9/02, 11.10.77.

2. Авторское .свидетельство СССР.й 261934, кл. В 63 В 9/02, 15.01.68 (прототип).