Буксировочный динамометр

О П ИЗГИ-И-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскмх Соцналистическнх Республик(51)м, кд,з С 01 1 1/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) БУКСИРОВОЧНЫЙ ДИНАМОИЕТР Изобретение отно"ится к информационно-измерительной технике, в частности к силоизмерительной технике, и может быть. использовано для точного определения в широком диапазоне сред них значений буксировочного сопротивления при гидродинамических испытаниях моделей судов в опытовых бассейнах с помощью многопредельного частотного силоизмерительного преобразова- О теля.Известен буксировочный динамометр, предназначеннйй для измерения средних значений сил сопротивления воды движению модели в широком диапазоне 15 их изменения и содержащий частотный силоиэмерительный преобразователь и экспериментальную установку, содержащую качалку, ведущий пилон, Ферму буксирующего устройства, пружины, 2 О обеспечивающие перелачу изменяемого усилия от испытываемой модели судна к силоиэмерительному преобразователю Г 1 .динамометр обладает погрешностями,25 связанными с влиянием значительных периодических помех вибрационного характера, обусловленных в основном неравномерным движением буксировочной тележки по рельсовому пути, а также 30 погрешностями гидродинамического характера, вызванными влиянием неиэме-. ряемых сил и моментов, зависящих от размещения силоизмерительного преобразователя и его связей с качалкой и фермой буксирующего устройства, а также погрешностями частотных силоизмерительных преобразователей.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является буксировочныйдинамометр, содержащий качалку, связанную с помощью упругих шарниров и демпфера с фермой, тягу, частотный силоизмерительный преобразователь, выполненный в виде рамного упругого элемента с двумя дифференциальными индуктивными частотными преобразователями, катушки индуктивности, сердечники которых и якоря расположены на рамном упругом элементе, сна,бженном гибкой перемычкой, и основной блок вычитания частот 2,К недостаткам известного динамо- метра относится низкая точность измерения усилий.Цель изобретения - повышение точности измерения усилий.Указанная цель достигается тем, кто в него введены крестообразные ,шарниры, первый и второй делитель частоты, дополнительный блок вычитаниячастот, а частотный силоизмерительный преобразователь выполнен в видепервого и второго ригеля, связанных.упругими балочками, жесткого отростка, расположенного на первом ригеле,ходоувеличителя с двумя рычагами,связанными со вторьж ригелем черезупругие шарниры, а между собой,. с отростком и с первым ригелем ходоувеличители связаны через гибкую перемычку,причем частотный силоизмерительныйпреобразователь связан с качалкой ифермой крестообразными шарнирами,центры поворота которых расположенына одной оси с осью демпфера, и упругими шарнирами, при этом якоря катушек индуктивности каждого дифференциального преобразователя расположены на рычагах ходоувеличителя, ацентры поворота упругих шарниров совмещены с осями воздушных зазоров 20индуктивных частотных преобразователей, один выход дополнительного блокавычитания частот через первый делительчастоты подключен к выходу первогодифференциального индуктивного частот-дного преобразователя, якоря которогорасположены на рычагах ходоувеличителя вблизи их свободных концов, а входнепосредственно соединен с выходомдругого преобразователя, якоря которого, размещены на рычагах ходоувеличителя между гибкой перемычкой и якорями первого преобразователя, при этомна выходе дополнительного блока вычитания частот включен второй делительчастоты.35На фиг. 1 представлена схема предлагаемого буксировочного динамометрана фиг. 2 - конструкция и структурнаясхема электрической части частотногосилоизмерительного преобразователя. 40Буксировочный динамометр содержиткачалку 1, подвешенную на упругихшарнирах 2 и Ферме 3, ведущий и направляющий пилоны 4 и 5, установленныена качалке 1 и соединенные с моделью6, частотный силоизмерительный преобразователь 7, связанный с качалкой 1и фермой 3 крестообразными шарнирами 8, демпфер 9, установленный междукачалкой 1 и фермой 3,Частотный силоизмерительный преобразователь 7 содержит рамный упругийэлемент 10, включающий первый и второй,ригели 11 и 12, связанные упругиму балочками 13, на первом ригеле11 Ймеется жесткий отросток 14, гибкуюв направлениях действия неизмеряемыхсил перемычку 15; ходоувеличитель 16с двумя рычагами 17 и 18, связаннымисо вторым ригелем 12 через упругиешарниры 19 и 20 рычагов,дополнитель-, оную перемычку 21 ограничитель 22перемещения рамного упругого элемента; первый и второй дифференциальныеиндуктивные частотные преобразователи 23 и 24, включающие катушки 25-28 65 индуктивности с сердечниками, расположенные на отростке 14 первого ригеля 11, и якоря 29-32 катушек индуктивности, размещенные на рычагах 17и 18, а также дифференциально управляемые генераторы 33-36, в контурыкоторых включены катушки 25-28 индуктивности и два блока 37 и 38 вычитания частот; дополнительный блок 39вычитания частот, первый делитель 40частоты и второй делитель 41 частоты.Центры поворота крестообразныхшарниров 8 расположены на одной осис осью демпфера 9 и упругими шарнирами 2. Рычаги 17 и 18 соединены между собой и Через отросток 14.с первымригелем 1 Ъ гибкой перемычкой 15, асвободные концы рычагов жестко связаны между собой дополнительной перемычкой 21. Центры поворота упругихшарниров 19, 20 совмещены с осямивоздушных зазоров магнитных систем,включающих якори 29-32 и сердечникикатушек 25-28 индуктивности. Катушки25 и 26 индуктивности включены в контуры управляемых генераторов 33 и34 первого дифференциального преобразователя 23 младшего поддиапазонаизмерения, а их якори 29 и 30 расположены на рычагах 17 и 18 вблизиих свободных концов, жестко соединенных дополнительной перемычкой 21,Катушки 27 и 28 индуктивности включейы в контуры управляемых генераторов 35 и 36 второго дифференциальногопреобразователя 24, а их якори 31 и32 размещены на рычагах 17 и 18 между гибкой перемычкой 15 и якорями29 и 30 первого преобразователя 23.Все четыре катушки 25-28 выполнены наоснове однотипных броневых ферритовых сердечников. В исходном состоянииначальные зазоры магнитных системкатушек 25-28 индуктивности разныхдифференциальных преобразователей 23и 24 в общем случае могут быть выбраны различными.Буксировочный динамометр функционирует следующим образом.Измеряемая гидродинамическая силаР действующая на буксируемую модель .6 передается через ведущий пилон 4и качалку 1 на частотный силоиэмерительный преобразователь 7. Перемещение качалки совпадает с направлениемдействия измеряемой силы и определяется, главным образом, жесткостьюрамного упругого элемента силоиэмерительного преобразователя, Под действием измеряемой гидродинамическойсилы Р происходит перемещение второгоригеля 12 относительно первого ригеля 11. Амплитуда пульсации перемещения, в частном случае гармонической,обусловленная, в основном, вибрациейконструкции буксирующего устройства,а также влиянием пульсирующих гидродинамических сил, снижается демпфером 9, 787914В результате воздействия измеряе.- мой Р и пульсирующих неизмеряемых сил второй ригель 12 относительно первого ригеля 11 будет перемещаться одновремецно с ним, но на большие величины, с учетом отношений плечей рычагов 17 и 18 будут перемещаться соответственно якоря 29-32 относительно сердечников катушек индуктивности 25-28, причем перемещение якорей 29 и 30 дифференциального преобразователя 23 определяется коэффициентом передачи рычагов 17 и 18, а перемещение якорей 31 и 32 дифференциального преобразователя 24 определяется коэффициентом передачи тех же рычагов. В каждом диФференциальном индуктивном 15 частотном преобразователе (например, 23) зазор в магнитной системе одной катушки (25) уменьшается, а в другой катушке (26) - увеличивается, что, в свою очередь, приводит к изменению 2 О частот управляемых генераторов 33-36. Выходные напряжения управляемых генераторов, включенных дифференциально, поступают на входы блоков 37 и 38 вычитания частот, на выходе которых выделяются сигналы разностных частот.Раэностная частота с выхода дифференциального преобразователя 23 используется как выходной информативный параметр нижнего (младшего) поддиапаэона. Кроме того, разностная ЗО частота после деления на коэффициент дискретным делителем 40 поступает на вход дополнительного блока 39 вычитания частот и используется для повышениялинейности характеристики второго дифференциального преобразователя 24 путем смешивания частот и выделения на выходе блока 39 разности частот,принимаемой за выходной информативный параметр второго (более стар 4 О шего) поддиапазона измерения.Эта частота пропорциональна измеряемому усилию. Верхний поддиапазон измерения получается с помощью второго делителя 41 частоты.45Формула изобретения Буксировочный динамометр, содержа" щнй качалку, связанную с помощью упругих шарниров и демпфера с фермой, 50 частотный силоизмерительный преобразователь, выполненный в виде рамного упругого элемента с двумя дифференциальными индуктивными частотными преобразователями, катушки индуктивности, сердечники которых и якоря расположены на рамном упругом элементе, снабженном гибкой перемычкой, и два блока вычитания частот, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения усилий, в него .введены крестообразные шарниры, первый и второй делитель частоты, дополнительный блок вычитаниячастот, а частотный силоизмерительный преобразователь выполнен в виде первого .и второго ригеля, связанных упругими балочками, жесткого отростка, расположенного на первом ригеле, ходоувеличителя с двумя рычагами, связанными со вторым ригелем через упругие шарниры, а между собой с отростком и с первым ригелем ходоувеличители связаны через гибкую перемычку,причем частотный силоизмерительный преобразователь связан с качалкой и фермой крестообразными шарнирами,центры поворота которых расположены на одной оси с осью демпфера,и упругими шарнирами,при этом якоря катушек индуктивности каждого дифференциального преобразователя расположены на рычагах ходоувеличителя, а центры поворота упругих шарниров совмещены с осями воздушных зазоров индуктивных частотных преобразователей, один выход дополнительного блока вычитания частот через первый делитель частоты подключен к выходу первого дифференциального индуктивного частотного преобразователя, якоря которого расположены на рычагах ходоувеличителя вблизи их свободных концов, а вход непосредственно соединен с выходом другого преобразователя, якоря которого размещены на рычагах ходоувеличителя между гибкой перемычкой и якорями первого преобразователя, при этом на выходе дополнительного блока вычитания частот включен второй делитель частоты.Источники информации,,принятые во вйимание при экспертизе1. Эткин Л. Г. Вибрационно-частотные преобразователи, ч. 2. М.,Энергия, 1970, с. 75-96.2. Авторское свидетельство СССРР 4,21891, кл. С 01 Ь 1/04, 12.12.74787914 лЗаказ 8338/47 Тираж 1019 Подпис внииФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная,4