Установка для определения гидродинамических характеристик тела

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 2 119) (11 3 В 9/02,/О 151) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТ ОТКРЫТ в ьаК.: г"3 ТЕН НИЕ ИЗОБРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО дродинамические ис 5(54) УСТАНОВКА ДГИДРОДИНАМИЧЕСТИК ТЕЛА(57) Использование: г 0 льство СССР9/02, 1989,ЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСКИХ ХАРАКТЕРИпытания тем, помещенных в жидкости, Сущность изобретения; установка содержит основание (1), которое ставится на стенку (2) гидролотка или бака (3), в котором находится жидкость. В основание (1) вмонтирован вертикальный шток (6), на котором закреплена штанга (7), к которой одним концом присоединен упругий элемент (9), а другой конец элемента 9 соединен через силоизмерительное устройство (10) с телескопической державкой (11) тела (12), 3 ил,10 она позволяет определять 1.и г лишь косвенными методами в предполокении, что зату 20 30 35 40 взаимодействия модели с жидкостью и уточнить значение коэффициентов, определяе на фиг. 2 - силоизмерительный элемент; на 50 фИзобретение относится к области экспериментальной гидромеханики.Известна экспериментальная установка для,определения присоединенных масс Л и коэффициентов демпфирования г тела. Установка содержит бак с однородной или стратифицированной рабочей средой, упругую подвеску моделей, датчик вертикальных перемещений и систему записи колебаний. Установка отличается простотой, удобством работы на ней, позволяет оперативноменять частоту колебаний и заглубление моделей, варьировать начальные Отклонения, Недостаток известной установки в том, что хающий процесс может быть идентифицирован уравнением линейного колебательного звена. Законность такой модели априорно недоказуема, и поэтому остается сомнение в правильности определения присоединенных масс и демпфирования, особенно при больших начальных амплитудах и частотах,Цель изобретения - расширение функциональных всзможностей установки,Указанная цель достигается тем, что установка снабжена силоизмерительным элементом, выполненным с возможностью регистрации действующих на тело сил одновременно с регистрацией его затухающих колебаний, Данное техническое решение позволяет непосредственно сопоставить .затухающие колебания тела и действующие на него силы, и в фазы, где скорости максимальны, а ускорения и перемещения равны нулю, определить демпфирующие силы, а в фазы, где максимальны ускорения и перемещения, а скорости равны нулю, определить инерционные силы, Тем самым предлагаемое техническое решение позволит непосредственно решить вопрос о возможности 2-члейного. представления сил мых косвенным методом, На фиг, 1 изображена установка для "опрвделения гидродинамических характеристик тела с силоизмерительным элементом; фиг, 3 - характер полученных записей намакете установки,Установка имеет основание 1, которое ставится на крышку 2 гидролотка или бака 3, В баке 3 может быть залита как однородная, так и стратифицированная по плотно:. сти жидкость 4, На фиг. 1 показано, что в верхней части бака 3 залита жидкость с плотностью Р 1, а в нижней - жидкость с плотностью р. На границе их раздела создается переходный слой 5 с плотностью рз =0,5(р 1+щ), который специально подкрашивается. В основание установки 1 вмонтирован вертикальный шток 6. На нем струбциной на нукной высоте закрепляется горизонтальная штанга 7, к которой на крючке 8 подсоединяются кордовые резинки 9. Нижним концом они через силоизмерительный элемент 10 соединены с телескопической державкой 11 тела 12. Державка имеетстрелку 13, показывающую вертикальное перемещение тела на шкале 14, Стрелка и шкала выполнены с возможностью перемещения для взаимного согласования начала отсчета. Деркавка колеблется во второпластовой 1 втулке 15, На державке закреплена чашка 16 для тарировачных грузов 17. Кондуктометрический датчик 18 представляет собой два изолированных друг от друга электрода, сопротивление между которыми меняется в зависимости от глубины погружения их в воду. Саи включены в полумостовую схему 5 усилителя переменного тока 19, а последний подключен к осциллографу. Для уравновешивания тела 12 на упругом элементе 9 ДЭННОЙ жЕСтКОСтИ И На ДаННОМ ГОРИЗОНтв В стратифицированной по плотности жидкости к испытываемому телу снизу крепится хорошо обтекаемый балласт 20 необходимой массы, а в чашу укладываются тарировочные грузы (гири) 17, растягивающие уйругую подвеску модели до определенной величины, допуска 1 ощей линейное представление восстанавливающей силы при дополнительном нагружении или. снятии грузов из чашки,Силоизмерительный элемент представляет собой тонкое упругое дюралевое кольцо 21, к которому приварены две втулки с резьбой, В верхнюю втулку изнутри ввинчивается шток чашки 22 с ферритовым горшочком 23, в котором намотана катушка индуктивности 24, представляющая собой одно;плечо полумоста. Вторым плечом является подстроечный потенциометр 25, Снаружи в верхнюю втулку ввинчивается винт 26 с гаком для прикрепления упругого элемента, Этот винт одновремднно поджимает шток чашки, исклочая возмокные люфты в резьбе. В нижнюю втулку 27 сьерху ввинчивается шток тарело: ки 28 с приклеенной к ней ферритовой пластинкой 29, а снизу- гак 5 с резьбой 30, к которому подсоединяетсядерквока тела. Из силоизмерительного элемента выводятся 2 тонких провода, через которые сигнал передается на тензоусилитель переменного тока,1754570 6Установка для определения гидродина- записываются по шкале и на осциллографемических характеристик тела работает сле- перемещения и отметки действующих сил,дующим образом, . затем операция повторяетсясдобавлениемВначале в баке готовится среда -одно- тарировочных грузов, Таким путем осущестроднаяилистратифицированнаяжидкость, 5 вляется тарировка датчика вертикальныхЕсли опыты проводятся в стратифицирован-перемещений 18 и грузовая тарировка силоной жидкости, вначале в бак 3 заливают измерительного элемента 10. Снятие грузажидкость (соляной раствор) с плотностью соответствует действию силы вверх, дополр, затем подкрашенный переходный слой 5 . нительное нагружение = действию силыс плотностью рз ==0,5(р 1 + р 2) и, наконец, 10 вниз.жидкость с плотностью р (пресную воду), После этоготело вручную за. державкуНа крышке 2 бака, устанавливается жесткая отклоняется и отпускается. Затухающиекарама 1 с вертикальным штоком б, Тело 12 . лебания тела и действующие на него припри помощи горизонтальной штанги 7, уп- этом силы записываются, Характер запиругой подвески 9 необходимой жесткости, 15 сей, полученных на изготовленном макететелескопической державки 11, балласта 20 установки, показан на фиг. 3.и тарировочных грузов 17 в чашке вывеши-, Имея такую синхронную запись колебавается в равновесном положении йа опре- .ний и действующих на тело сил, можно вделенном горизонте, Количество тариро-. разные фазы колебаний непосредственновочных грузов в чашке подбирается с таким 20 снять инерционные и демпфирующие силырасчетом, чтобы резинки были полустянуты, и сопоставить их с соответствующимйускои при их снятиимодель имела необходимое рениями и скоростями -затухающего переперемещение вверх, а при дополнительном ходного процесса, а от сил перейти к,нагрукении погружалась примерно на туже коэффициенту К 2 и гу.величину, вниз. Каждой жесткости резинок 25 Остается при этом и косвенный путь опбудет соответствовать свое количество та- ределения.К 22 и гу,рировочных грузов. После этого на держав- Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и яке 11 закрепляется стрелка 13, Установка для определения гидродинауказывающая вертикальные перемещения мических характеристик тела по авт. св, М.тела на шкале 14. Ноль шкалы подводится к 30 1838583, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,сстрелке, Датчик 18 вертикальных переме- целью расширения функциональных воэщений и силоизмерительный элемент 10 можностей за счетобеспечениясинхронноподключаютсяс полумостовымсхемамтен- го измерения и записи затухаю.цихзоусилителей, сигналы которых записйва- колебаний и действующих на тело сил, онаются на осциллограф (не показаны), Схемы 35 снабжена силоизмерительным элементом,балансируются, подбирается соответствую- установленным между державкой тела и упщая чувствительность, Затем последова- ругим элементом, и блоком регистрации котельно снимаются грузы из чашки илебанийисил.1754570 Техред ю 1,Уоргентал Коррект с е"сеох упиц Тираж Подписноерс векного каиитетз по изобретениям и открытияи при Г 1 НТ ССС 11 ЭО 35, Москва, Ж-Э 5, Раушскал наб 4/5 1 о:,.-.-,=;стваннс .;:,",атал:.иФ койюат Патент", г. ужгород, ул,Гагарина, 10