Способ измерения осевого усилия гребного винта судна и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1)4 С 5/12, 5/13, 25 В(;-14 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ СВ 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Скоростные испытания судов на мерной линии. Методика выполнения измерений. ЦНИИ им. акад. А,Н,Крылова, вып. 30637, 1984.Авторское свидетельство СССР У 1016704, кл. С 01 Е 1/22, 1983, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО УСИЛИЯ ГРЕБНОГО ВИНТА СУДНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного винта и корпуса судна. Цель изобретения - повышение точности измерения осевого уси лия гребного винта судна. При вращении в направлении "вперед" гребной винт развивает осевое усилие, которое прижимает вал 1 к вкладышам 4 подшипника 5. Под действием 1362969 А 1 усилия вал 1 получает продольную деформацию, преобразуемую тензорезисторами 6 в электрический сигнал, ко- торый записывается на ленте регистратора 15, одновременно на последнем записывается продольное перемещение вала 1, Электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорезисторов, смонтированных на упругой балке, На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал, пропорциональный второй проиэводной от продольного перемещения вала 1, поступающий также на тензорезисторно после двойного диффе- д Эренцирования блоком 16. В момент реверсирования вращения вала 1 на гребном винте возникает осевое усилие, если оно равно силе трения ва- С ла 1, то он двигается в сторону вытягивания из судна и отойдет от вкла- Е дывашей 4 подшипника 5. Получаемая продольная деформация измеряется тензорезисторами 62 с,п. ф-лы, 3 ил, ,692 преобразуемую тензорезисторами 6 в электрический сигнал, который записывается на ленте регистратора 15. Одновременно на ленте регистратора 15 записывается продольное перемещение х вала 1, электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорезисторов 10, смонтированных на упругой балке 9.На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал,я й пропорциональный второй производной х(С) от продольного перемещенигребного вала 1, этот электрическимации и перемещений гребного вала исигнал также поступает с тензорезиих соединений с регистрирующей апйасторов 10, но после двойного диффературой; на фиг.2 - датчик продольныхренцирования, осуществляемого дифперемещений; на фиг,3 - осциллогра- ференцирующим устройством 16.Фическая запись продольных деформаций и перемещений вала.,На гребном валу 1, установленном (между дейдвудным уплотнением 2 ивкладышами 3 и 4 упорного подшипника5, закреплены тензорезисторы датчика 6 продольных деформаций гребноговала, токосъемные кольца 7, дейдвудная облицовка вала 8,Упругая балка 9 датчика продольных перемещений (фиг.2) оснащена 30электрическими преобразователями 10.Неподвижный конец упругой балки жестко закреплен на кронштейне 11, который закреплен на корпусе дейдвудной трубы, ЗБПротивоположный конец балки черезшарик 12, укрепленный в балке, упирается в торец 13 бронзовой облицовкигребного вала. Винт 4 позволяетосуществлять необходимый первоначальный прогиб балки, достаточный дляизмерения продольных перемещенийгребного вала при его сжатии и вытягивании, Электрический выход датчика перемещений соединен напрямую срегистратором 15 и одновременно через дифференцирующее устройство 16.С регистратором соединен также электрический выход датчика продольныхдеформаций вала. БОУстройство,с помощью которого осуществляют способ, работает следующимобразом.При вращении в направлении вперед" гребной винт развивает осевое ББ чески не представляется возможным,усилие Т(й), которое прижимает вал1 к вкладышам 4 упорного подшипника 5. Под действием усилия Т(й) вал1 получает продольную деформацию,Определить промежуток времени от г. до С только по графической записи продольной деформации Т(1 практиНа помощь здесь приходит графическая запись продольных перемещений гребного вала х(С), Перемещения х обусловленные продольной деформаци 1 13629Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного винта и корпуса судна, и может быть использоваБ но при измерении осевой силы гребного винта натурного судна в различных режимах плавания, в том числе .активном плавании во льдах.Целью изобретения является повышение точности измерения осевого усилия гребного винта судна,Таким образом, в любой момент времени С. на ленте регистратора мы имеем графическую запись величин осевого усилия Т . продольного перемеще 1ния гребного вала х и ускорения1 йпродольных перемещений х,.В момент реверсирования направления вращения гребного вала 1 и на гребном винте возникает осевое усилие Т которое направлено в сторону1вытя гив ания греб но го в ала из судна. В момент времени Е , когда величина осевого .усилия Т . окажется равной3силе трения гребного вала в дейдвудном уплотнении, вал начнет движение в сторону вытягивания иэ судна и отойдет от вкладышей 4 упорного подшипника 5. В момент временигребной вал упрется во вкладыш 3 упорного подшипника 5, и .с этого момента времени вал получит некоторую продольную деформацию, которая будет измеряться тензорезисторами 6, В промежутке времени отдогребной вал оказывается недеформированным, поэтому величина электрического сигнала датчика 6 продольной деформации в этом промежутке времени является начальным отсчетом осевого усилия гребного винта судна.ей гребного вала, сравнительно невелики и составляют величину х, = Г 1, = 10 10 10 = 0,2 мм,3где 2 = 10 - относительная продоль-Хная деформация гребного вала;Ь=20 .10 мм - длина гребного вала.10Перемещение гребного вала х, связанное со свободным его движением между обкладками 3 и 4 упорного подшипника 5, составляет величину порядка 3-5 мм, преодолеваемую за сравнительно короткий промежуток времени, Этот процесс характерно проявляется на. графической записи продольных перемещений х(г,) гребного вала (фиг.3) . По записи х(с) определяют промежуток времени наибольшей скорости изменения величины продольных перемещений х(г.) при реверсировании.Через середину этого промежутка (точка б ) проводят вертикальную 25 прямую до пересечения с кривой графической записи продольной деформации Т(Т).Точка пересечения Ь соответствует недеформированному состоянию гребного вала, т.е, является искомым на 30 чальным отсчетом величины Т(г.).Величину осевого усилия в некото-. рых случаях определяют, например, по формуле35ТИ) = ПИ) - О, - ах (О 3 А,где Т(с) - осевое усилие в функциивремени,П(г.) - электрический сигнал,пропорциональный деформа 40ции вала;П - электрический сигнал,соответствующий начальному отсчету; х(1) - вторая производная сигнала датчика перемещениягребного вала;а - коэффициент пропорциональный массе гребного вала;А - коэффициент,Формула изобретения1. Способ измерения осевого усилия гребного винта судна, заключающийся в измерении продольной деформации гребного вала, определении начального отсчета осевого усилия гребного винта и определении значения осевого усилия расчетным путем, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, одновременно с измерением продольной деформации гребного вала измеряют его продольное перемещение, реверсируют направление вращения гребного вала и, в момент. наибольшей скорости изменения величины продольного перемещения при реверсировании определеяют начальный отсчет осевого усилия,2, Устройство для измерения осевого усилия гребного винта судна, содержащее датчик продольной деформации гребного вала, размещенный между дейдвудным уплотнением и упорным подшипником, и соединенный через токосъемное устройство с регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него между упорным подшипником и дейдвудным уплотнением введен датчик продольного перемещения гребного вала, неподвижная часть которого жестко соединена с корпусом судна, а подвижная установлена с воэможностью скольжения по направляющей гребного вала, при этом выход датчика соединен с регистратором.1362969 390/28 Тираж .776 ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 113035, Москва, Ж, ПодписноеСССР ка го комите и открытийушская наб д. твенно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная ои Составитель В.Годзиковский актор Ю,Середа Техредл.Сердюкова Корректор В.Бут