Способ сохранения устойчивости протяженного тела при сжатии его в продольном направлении и устройство для его осуществления

658252 зТак, для увеличения среднего значения нагрузки вдвое по сравнению с критической необходима амплитуда колебаний более чем в два раза превышающая саму величину средней нагрузки. Такие большие амплитуды колебаний нагрузки, во-первых, требуют больших энергетических затрат, а во-вторых, могут привести к быстрому разрушению тела вследствие усталости материала.Цель изобретения - увеличение прикладываемой вдоль тела сжимающей нагрузки при сохранении формы тела,Достигается это тем, что в способе сохранения устойчивости протяженного тела при сжатии его в продольном направлении, включающем приложение силового воздействия на тело, дополнительно измеряют деформацию в контролируемой точке тела, а силовое воздействие на тело осуществляют прямо пропорционально измеренной величине деформации путем принудительного закручивания конца тела. Кроме того, устройство для осуществления способа, включающее исполнительный механизм для осуществления силового воздействия механически соединенный с концом тела, снабжено датчиком деформации, соединенным через блок обработки сигнала с исполнительным механизмом для осуществления силового воздействия.Сущность способа поясняется чертежом. Стержень или вытянутая пластина установлены так, что на нее действует сила, направленная вдоль протяженной оси,Пластинка 1 жестко соединена с осью 2. Верхний конец пластинки шарнирно прикреплен к жесткому невесомому валу 3, который может свободно перемещаться в плоскости, совпадающей с плоскостью начального невозмущенного положения пластинки, параллельно самому себе. Нагрузка 4 сжимает пластинку, Если нагрузка превышает некоторую критическую величину, то пластинка начинает изгибаться и из невозмущенного статического состояния 1 переходит в возмущенное динамическое состояние 5, изображенное на чертеже пунктиром. Датчик деформации 6 в контролируемой точке пластины непрерывно подает сигнал о величине деформации 7 в блок обработки сигнала 8, которая вырабатывает сигнал воздействия, передаваемый в исполнительный механизм 9 для осуществления силового воздействия.Это может быть, например, электромотор, в вале которого защемлен нижний конец тела (пластинки) - его принудительно вращают вокруг неподвижной оси, проходящей через закручиваемый конец, перпендикулярный продольной оси. Закручивание осуществляют в ту или другую сторону в зависимости от деформации, развивающейся в контролируемой точке тела, относительно исходного состояния, При этом не всегда представляется возможным увязать простым об 2 О и 30 эь 40 45 50 55 разом направление вращение с направлением отклонения контролируемой точки, оно имеет направление, противоположное направлению изгиба пластины (при нагрузках равных или меньших четырехкратным по отношению к критической нагрузке). При больших значениях нагрузки пластина может иметь одну или несколько полуволн изгиба и в этом случае такой простой связи двух указанных направлений нет,Блок обработки сигнала 8 в соответствии с информацией, поступившей от датчика деформации 6, непрерывно вырабатывает сигнал, определяющий момент 10, вырабатываемый электродвигателем, вращающим защемленный конец пластины. В некоторых случаях величину этого момента можно задавать пропорциональной величине деформации 7 контролируемой точки или моменту, развиваемому в этой точке пластины при изгибе,В случае нескольких датчиков деформации величину момента 10 можно сделать равной линейной комбинации моментов, развиваемых в контролируемых точках с заранее вычисленными коэффициентами пропорциональности. Тогда величины нагрузок, которые способны выдерживать пластина, возрастают в несколько раз по сравнению с нагрузками, допустимыми для пластины с одним датчиком деформации.Заметим, что величина деформации 7, а следовательно, величина момента 10, прилагаемого к пластине для стабилизации ее неустойчивости, будут тем меньше, чем больше быстродействие системы управления. Если величина нагрузки, приложенной к телу фиксирована, то способ позволяет уменьшить в несколько раз вес тела, ибо при этом возникает возможность использования таких форм тела, которые были бы невозможны из-за возникающей неустойчивости, приводящей к изгибанию тела. В том случае, когда мы имеем дело с распределенными нагрузками, например, с весом тела, использование способа позволяет увеличивать длину тела в несколько раз при прочих неизменных параметрах с сохранением его устойчивости,Вращения конца тела вокруг одной оси оказывается достаточным, если мы имеем дело с телом, подобным вытянутой пластинке, а если тело подобно стержню, т. е. тело, у которого в плоскости, перпендикулярной вытянутой оси, нет преимущественного направления, необходимо вращать защемленный конец тела одновременно вокруг двух осей, лежащих в плоскости, перпендикулярной вытянутой оси. Так, например, за эти оси можно взять главные оси инерции тела.Способ может быть использован при создании сверхвысоких радиоантенн облегченного веса без растяжек: он может быть использован для увеличения продольных нагрузок на различные вращающиеся сис658252 Формула изобретения 5темы, как-то валы, сверла и т. д. При этом, например, в случае сверл при сохранении их поперечных размеров можно в несколько раз увеличить их длину.Способ может быть использован при подавлении неустойчивости вращающихсяисистем, возникающии при превышении числа оборотов критического значения. В случае сверл это позволяет не только увеличить их длину, но и увеличить скорость сверления. Сущность способа не ограничивается типом используемого датчика деформации. Это может быть датчик, измеряющий отклонение заданной точки (например, электрический датчик), тензодатчик, измеряющий момент, датчик, измеряющий скорость или ускорение смешения этой точки и т, д. Не ограничивается он и указанным типом зашемления нижнего конца, местом защемления (вверху, внизу или в промежуточном положении), числом за щемлений, формой тела. Момент можно прикладывать и к не- защемленной части тела. Вместо момента, прилагаемого к защемленному концу, можно задавать угол закрутки, перемещение и т. д. Силовое воздействие на тело можно осуществлять посредством приложения к нему силы в одной или нескольких точках или давления, распределенного по всей поверхности тела или части его и т. д. Направление в пространстве вектора (или векторов) силового воздействия на тело (сила, момент и т. д.) может изменяться во времени или 6оставаться фиксированным. Что касается характера силового воздействия, то оно может быть и комбинированным. 1. Способ сохранения устойчивости протяженного тела при сжатии его в продольном направлении, включающий приложение силового воздействия на тело, отличающийся тем, что, с целью увеличения продольной устойчивости тела, дополнительно измеряют деформацию в контролируемой точке тела, а силовое воздействие на тело осуществляют прямо пропорционально измеренной величине деформации путем принудительного закручивания конца тела.2. Устройство для осуществления способа по и. 1, включающее исполнительный механизм для осуществления силового воздействия, механически соединенный с концом тела, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком деформации, соединенным через блок обработки сигнала с исполнительным механизмом для осуществления силового воздействия.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Техническая кибернетика. Устройство и элементы систем автоматического регулирования, под ред. Солодовникова В. В.1975, кн, 2, с. 16.2. Болотин В. В. Динамическая устойчивость упругих систем. Гостехиздат, 1956.Составитель Л, Шарова Редактор И. Прошина Техред О. Луговая Корректор С. Шекмар Заказ 2014/27 Тираж 810 Подписное ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП кПатентъ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4