Устройство для задания граничных условий

Союз Соаетских Социалистических РеспубликОПИСАНИ ИЗ ОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(23) Приоритет осударственный комите СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 300981 Бюллетень Д 1 681. 33 (088. 8) ата опубликован писания 3(71) Заявитель ентральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИ фунмодво 20 Изобретение относится к устройствам электрического моделирования и может найти применение при решении различных задач теории поля методом моделирования (задач по гидромеханике, теории теплопроводности, теории упругости, диффузии и т,д.) в областях мелиорации, водоснабжения, региональной гидрогеологии и других областях техники.Известно устройство для задания граничных условий на моделях из электропроводной бумаги, нанесенной на магнитное основание, содержащее расположенную на поверхностимодели 15 электропроводную шину, изогнутую в соответствии с конфигурацией моделируемой границы, причем электропроводная шина выполнена в виде гибкого изолированного ферромагнита, на который намотана токопроводящая обмотка 1.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для задания граничных условий, которое содержит расположенную на изолированной ферромагнитной пластине модель из электропроводной бумаги, установленное на ней прижимное устройство в виде керамического30 магнита по форме пустотелого цилиндра, в котором расположен свободно скользящий ферромагнитный электрод цилиндрической формы 21.В природных условиях, например в мелиорации, гидротехническом строительстве, поверхностные источники (болота, озера, водоемы, реки) значительно изменяют свою конфигурацию (площадь) в зависимости от времени года или режима эксплуатации. Известное устройство не позволяет в ходе решения задачи изменять конфигурацию (площадь) водоема или водотока.Цель изобретения - расширениекциональных возможностей за счетелирования границ с изменяющейсявремени площадью.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для задания граничных условий, содержащее изолированную ферромагнитную пластину, на которой расположена модель из электропроводной бумаги, на которой установлено прижимное устройство с расположенным в нем свободно скользящим ферромагнитным сердечником- электродом, к модели из электропроводной бумаги подключена шина граничных условий, источник тока, сое50 55 60 б 5 диненный с ферромагнитным сердечником-электродом, введены ключи, истонник напряжения, источник эталонного напряжения, компаратор, накопительный конденсатор, а прижимноеустройство выполнено в виде соленоида, обмотка которого подключена квыходу компаратора, первый вход которого соединен с выходом источникаэталонного напряжения, выход источника напряжения .подключен к .размыкающему контакту первого ключа, переключающий контакт которого соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, вторая обкладкакоторого подключена к ферромагнитному сердечнику-электроду, к выходу источника питания и к второму входукомпаратора, выход источника токачерез замыкающий контакт второго ключа соединен с замыкающим контактомпервого ключа и шиной граничных условий.На Фиг.1 приведена схема устройства для задания граничных условий;на фиг.2 - система контактно-прижимных устройств в том виде, как онирасположены на моделируемом участке,Устройство (фиг.1) содержит ферромагнитную изолированную пластину 1,электропроводную бумажную модель 2,шины граничных условий 3, соленоид4, ферромагнитные сердечники-электроды 5, накопительные конденсаторыб и компараторы 7.Прижимное устройство представля-, ет собой соленоид (электромагнит) 4, включающий сердечник 5, выполненныйв виде магнитного электрода, торцовая часть которого тщательно обработанаи может быть выполнена по своей конФигурации (в плане), соответствующей конФигурации внешнего участка моделируемой границы. К каждому электроду 5 последовательно подключен накопительный конденсатор б, который заряжается до начальных условий от источника 9 напряжения с помощью ключа 8. Соленоид 4 подключен к выходу компаратора 7. Один вход компаратора 7 соединен с источником 12 эталонного напряжения, другой вход компаратора подключен к сердечнику-электроду 5. Устройство выполненотаким образом, что соленоид (катушка электромагнита) 4 может оодержать как минимум один сердечник- электрод 5Устройство работает следующим образом.На рабочем месте укладывают магнитную пластину 1, на которой помещают модель из электропроводной бумаги 2 с подведенными шинами 3 граничных условий. По площади задания границы, конфигурация которой в ходе решения задачи должна меняться в зависимости от режима работы (водоема или водотока), располагают магнитные сердечники 5 с катушками4. Сердечники 5 за счет собственноговеса и магнитного поля, возникающегомежду ними и магнитной пластиной 1,прижимаются к модели 2, тем самымосуществляя надежный контакт. Затемк сердечнику с помощью коммутирующих проводов подключается конденсатор б, который с помощью источника 9напряжения заряжается до исходного(начального) значения потенциалаОн , соответствующего отметке уровня воды в водоеме или водотоке Нн.При этом ключ 8 находится в положении А. К конденсатору б подключаетсякомнаратор 7, на который попадают потенциал 0 р, соответствующий отметке поверхности земли, начиная с ко"торой сердечник-электрод, моделирующий определенную площадь границы. (затопления) должен отключаться от 20 модели, тем самым изменяя площадь мо делируемой границы. После этого ключ 8 переводится в положение Б, и начинается процесс моделирования. В процессе работы происходит разрядкаконденсатора б, и при достижениина нем потенциала О отвечающегоотметке поверхности земли, компаратор 7 включает катушку электромагнита 4, в которой создается магнитное поле, превышающее поле междусердечником-электродом 5 и магнитной пластиной 1. В результате этогосердечник-электрод 5 втягиваетсявнутрь катушки электромагнита 4 иотрывается от модели, тем самымизменяя площадь моделируемой границы. При необходимости моделирования подведения (отбора) в водоемили водоток постоянного расхода воды, предусмотрено подключение ис точника 11 тока с помощью ключа 10к сердечнику-электроду.Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить Функциональные возможности известных устройств 45 для задания граничных условий и расширить класс решаемых задач. В частности,.оно позволяет воспроизводитьизменение во времени площади исследуемой границы, например залив и осушение пойм реки, моделируемой с помощью шины 13. При этом каждый сердечник-электрод, моделируя определенную площадь границы, может в необходимый момент отключаться, тем самым изменяя площадь этой границы (Фиг.2), где сердечники-электроды в катушках А подняты и не контактируют с моделью, а в катушках В осуществляют прижим и контакт.С этой же целью устройство выполнено таким образом, что один источник эталонного напряжения взаимодействует как минимум с одним компаратором, который подключен как минимум к одной катушке электромагнита,868788 Формула изобретения ИИПИ Заказ 8331/7 раж 748 Подписное последняя в свою очередь имеет какминимум один сердечник-электрод. Устройство для задания граничных условий, содержащее изолированную Ферромагнитную пластину, на которой расположена модель из электропроводной бумаги, на которой установлено прижимное устройство с расположенным в нем свободно скользящим ферромагнитным сердечником-электродом, к модели из электропроводной бумаги подключена шина граничных условий, источник тока, соединенный с ферромагнитным сердечником-электродом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования границ с изменяющейся во времени площадью, в него введены ключи, источник напряжения, источник эталонного напряжения, компаратор, накопительный конденсатор, а прижимноеустройство выполнено в виде соленоида, обмотка которого подключена квыходу компаратора, первый вход которого соединен с выходом источника эталонного напРяжения,.выход источника напряжения подключен, к размыкающему контакту первого ключа,переключающий контакт которого соединен спервой обкладкой накопительного конденстора, вторая обкладкакоторого подключена к ферромагнитному сердечнику-электроду, к выходуисточника питания и к второму входукомпаратора, выход источника токачерез замыкающий контакт второго клв 15 ча соединен с замыкающим контактомпервого ключа и шийой граничных условий.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1. Авторское свидетельство СССРР 637828, кл.С 06 С 7/44, 1977.2. Авторское свидетельство СССР.М 321829, кл. С 06 С 7/48, 1970