Макет заякоренной системы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) О 1) 1) В 63 В 21/5 сс с,с ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк яжести,со стрелкойна или соотент му стержнюа масса каи отвесом тержн ссе зве ка цепи вна о уча ветствующ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) Б,А. Баранов, А,А. Рипинский, Г.Г. Пиянзов и И.Г. Пиянзов (53) 629. 12.532.001.5(088.8) (56) 1. 1 иянзов Г.Г, Механическое моделирование работы якорной цепи. "Судостроение", 1972, 1 12, с. 19, 20 (54)(57) МАКЕТ ЗАЯКОРЕННОЙ СИСТЕМЫ, включающей цепь, имитирующую гибкую связь и подвешенную одним концом на вертикальном щите в фиксированной точке, соответствующей положению якоря, а другим концом присоединеннуюдвум нитям, запасованным в установленные на направляющих вертикального щита блоки с грузами, имитирующими величины горизонтальной и вертикальной сил натяжения заякоренного объекта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности демонстрации влияния гидродинамических сил на положение элементов заякоренной системы и повышения эффекта наглядности, цепь снабжена указателями направления действия сил натяжения, приложенных к концам гибкой связи, стержнями, каждый из которых содержит стрелку и отвес, показывающие соответственно направление действия гидродинамической силы и силы веса, приложенных по длине гибкой связи, и дополнительными грузами, имитирующими гидродинамические силы и подвешенными на концах дополнительных ни-, тей, запасованных в дополнительные блоки, при этом указатели установлены на концах цепи, стержни вставлены в цепь и присоединены к ее смежным звеньям, нить отвеса, дополнительные нити и стрелка присоединены к каждо 1106729Изобретение относится к судостроению, в частности к макетам заякаренных систем, например, к буям, связан,ным через якорь с грунтом гибкойсвязью 5Известен макет клюзового устройства, содержащий жесткий каркас с расположенными на нем тягами, гибкойперегородкой и блоком, через которыйпереброшен якорный канат с грузом 10на одном конце и якорем на другом.Известный макет заякоренной системывключает в себя цепь, имитирующуюгибкую связь и подвешенную одним кон-.цом на вертикальном щите в Фиксирован ной точке, соответствующей положениюякоря, а другим концом присоединеннуюк двум нитям,запасованным в установленные на направляющих вертикальногошита блоки с грузами, имитирующими 20величины горизонтальной и вертикальной силы натяжения заякоренногообъекта Г 1,Однако отсутствие в нем приспособлений, демонстрирующих направление 5действия сил, приложенных к заякоренной системе, находящейся под воздействием глубинного течения, и имитирующих гидродинамические силы, воздействующие на гибкую связь,не позволят г 0использовать известный макет длянаглядной демонстрации влияния гидродинамических сил на положение элементов (гибкой связи, заякоренного объекта) заякоренной системы, а также сни 35жает эффект наглядности. Кроме того,отсутствие в известном макете указанных приспособлений не позволятоперативно получить параметры заякоренной системы (конечные углы, углыпо длине гибкой связи, углублениеи т,п.).Целью изобретения является обеспечение возможности демонстрации влияниягидродинамических сил на положениеэлементов заякоренной системы и повышение эффекта наглядности.1Поставленная цель достигается тем, что в известном макете заякоренной системы, включающем цепь, имитирующую гибкую связь и подвешенную одним концом на вертикальном щите в Фиксированной точке, соответствующей положению якоря, а другим концом присоединенную к двум нитям, запасованным в установленные на направляющих вертикального щита блоки с грузами, имитирующими величины горизонтальной и вертикальной силы натяжения заякоренного объекта, цепь снабжена указателями направления действия сил натяжения, приложенных к концам гибкой связи, стержнями, каждый из которых содержит стрелку и отвес, показывающие соответственно направление действия гидродинамической силы и силы веса, приложенных по длине к гибкой связи и дополнительными грузами, имитирующими гидродинамические силы и подвешенными на концах дополнительных нитей, запасованных в дополнительные блоки, при этом указатели установлены на концах цепи, стержни вставлены в цепь и присоединены к ее смежным звеньям, нить отвеса, дополнительные. нити и стрелка присоединены к каждому стержню в его центре тяжести, а масса каждого стержня со стрелкой и отвесом равна массе звена или соответствующего участка цепи.На Фиг. 1 изображена заякоренная система под воздействием приложенных к ней сил; на фиг. 2 - макет заякоренной системы, общий вид, на фиг, 3 - стержень со стрелкой и отвесом, присоединенный к звеньям цепи, на фиг, 4 - стержень со стрелкой и отвесом, вид сбоку. При постановке заякоренной системы (в отсутствии течения) на глубине Н "панер под действием плавучес-,и Т заякоренного объекта О (например буя), гибкая связь Е (например, буйреп) принимает вертикальное положение (фиг. 1). При этом заякоренный объект О располагается на углублении Н от поверхности моря АА, а акорь на дне моря в точке Я. Под действием поверхностного течения заякоренный объект О занимает положение О, а гибкая связь Е под действием сил веса Г занимает положение (фиг. 1), Под воздействием глубинного течения К заякоренный объект О занимает положение О, а гибкая связьаод действием гидродинамических сил Я и сил веса Г занимает положение(фиг. 1). Силы Г и Я определяют ФОрму гибкой связи 1 , а с учетом силы Т, - расстояние Н заякоренного объекта О от поверхности моря АА, При этом силы Г по Всей длине гибкой связиравны по величине и их действие направлено вертикально вниз, образуя с силами гидродинамического сопротивления / углы(на фиг,показано три угла а, а, с 4),равныепо величине углам, заключенным междунаправлением течения Г и гибкой ,связью, . Гидродинамические силы Я,(на фиг. 1 показано три силы М, 4 5и Ф)в точках С, С и С направлены перпендикулярно гибкой связи, а по величине на единицудлиныравны0оЙЯ (.12 О.йм, (1)где С - коэффициент гидродинамичес"кого сопротивления;- массовая плотность воды,кг/мз фЭЧ - скорость течения, м/с,0 - диаметр гибкой связи, и,4. - угол между направлением течения и гибкой связью.В соответствии с правилом макети 20рования для достижения геометрического и силового подобия гибкой связи(например, буйрепа) и металлическойцепочки достаточно к их концам при 25ложить горизонтальные силы Т.ъ ипропорциональные их массам Я и Сили их весам й и 6 . Иатематически это можно выоазить так- ускорение свободного паденияа массу гибкой связи в водеО.-Мс-Г.Ягде И - погонная масса гибкой связи щв водесГ - погонный вес гибкой связи вводе;- ускорение свободного падения,то1 Мц45Ч Ме 4 фс Фили ЖГ 1 Г юздесь ю = -- линейный масштаб.50ССледовательно, если на вертикальном щите 1 подвесить одним концом Я"цепь 2 длиной : ф и массой Са к другому ее койцу присоединить двенити 3 и 4, переброшенные через блоки 5 и 6, установленные на направляющих 7 щита 1, с грузиками (фиг, 1и 2)/ находящегося под действием 6 и, имитирующих силы Т, Т и Г.Цепь 2 состоит из звеньев 8 (фиг. 3) и на своих концах Я и 0 имеет кольца 9 и 10, которые свободно подсоединены к концевым звеньям. К кольцам 9 и 10 жестко прикреплены стрелки 1 1, которые показывают направление действия сил Т. и Т. Кольцо свободно одето на щтырь (на фиг. 2 не обозначен), установленный на щите 1. В точках Я и 0 установлены шкалы в градусах (например, по типу транспортера),Для демонстрации силы веса Г в центре тяжести каждого стержня 12 на штырь 13 свободно одето кольцо 14 с присоединенной к нему невесомой нитью 15 с грузом 16 (фиг. 2 и 4).Так как при глубинном течении на гибкую связьвоздействуют силы гидродинамического сопротивления (фнг. 1), то для их демонстрации на каждый штырь 13 стержней 12 жестко насажено под прямым углом к стержню стрелка 12. Для имитации сил к каждому штыуью 13 присоединена нить 18, переброшенная через блок 19 с грузом, вескоторого определен в соответствии с правилом макетирования (2) .по формуле (фиг. 2 и 3) ю Ъа ЬГ а а(5) При этом нить 8 должна располагаться по направлению действия силы (фиг. 1), т.е. по стрелке 17. К стержню 12 присоединена акала 20 в градусах (например, в виде транспортира). Работа с макетом осуществляется сле.дующим образом,Прежде всего изготавливают стержни12 (желательно нз легкого материала)с атырем 13 и шкалой 20, кольцо 14с нитью 15 и грузом 16, стрелку 17.Затем, зная общую. массу стержня 12(с штырем 13, шкалой 20, кольцом 14,грузом 16, ниткой 15, стрелкой 17)подбирают цепь 2, масса каждого звенакоторой равна общей массе стержня 12,а размеры звена равны размерам стерж 1106729ня (можно подобрать цепочку и иззвеньев меньшего размера, но в этомслучае необходимо выполнить условиеравенства общей массы стержня и массынескольких звеньев и их общей длины 5и длины стержня).Исходя из удобства демонстрациивыбирают цепь 2 длиной 1" ",йч с массойи линейным масштабом т . Между звеньями цепь 2 на равных расстояниях друг от друга присоединяют стержни 12 со штырем 13 и шкалой 20, ак концам Я и 0 цепочки 2 - кольца 9и 10 с закрепленными на них стрелками,11.Цепь 2 подвешивают на вертикальном15щите 1 одним концом при ггомощи кольца 9 на штырь (на фиг. 2 не обозначен),размещенный в точке Я, а другим концом 0 при помощи нитей 3 и 4, переброшенных через блоки 5 и 6 с грузами 20и , величину которых определяютиз (4), выбрав величины Т, Т и 0для какой либо известггой заякореннойсистемы, Блоки 5 и 6 предварительноустановлены с возможностью перемещения по направляющим 7 щита 1, Затемна штыри 13 стержней 12 одевают кольца14 с нитями 15 и грузами 16, а также насаживают стрелки 17, ориентируяих в сторону выпуклости цепи 2 и располагая перпендикулярно к стержню 12,Для соединения основных частей макетав нем использованы быстросъемные элементы (например, разрезцые в звенья,кольца, карабины и т.п., которыена фиг. 2 не обозначены). При демонстрации на щит 1 накалывают миллиметровку.Путем перемещения по направляющим7 блоков 5 и 6 добиваются горизонталь ного положения нити 3 и вертикального - нити 4, В этом случае цепь 2демонстрирует положение заякореннойсистемы под воздействием поверхностного течения на заякоренный объект01 и сил погонного веса Г на Формугибкой связи . . При этом нитка 15с грузом 16 и стрелки 11 соответственно демонстрируют направление действиясил веса и сил Т и Т в точках Я и0 заякоренной системы, форма цепи2 - форму гибкой связи, а стержни 12 - участки гибкой связи по еедлине,Для демонстрации положения элементов заякоренной системы на глубинном геченип О к штырям 13 стержней 12 присоединяют нити 18, переброшенные через блоки 19 с грузиками г ,у, величина которых определена по(1) и (5), При этом величину углаопределяют как среднее где величины углов , сС 2 и и снимают при положении цепи Ь по шкалам 20 стержней 12 между нитями 15 и стрелками 17 (фиг, 1 и 2).Путем перемещения по направляющим 7 блоков 19 совмещают нити 18 со стрелками 17 (при этом сохраняют нить 3 горизонтальной, а нить 4 вертикальной, также перемещением блоков 5 и 6 по направляющим 7), так как усилия грузиков 1, г , должны быть направлены по направлению действия сил , приложенных к участкам гибкой связи 2 (Фиг. 1 и 2). Положение аякорного объекта 02 и фора гибк связи 2 могут быть уточнены путем изменения величины грузов Г , 12 и 1., величины которых пересчитывают по формуле (1) и .(5) для уточненных Углов б , с 12 и Агсннтых по шкалам 20 для положения гибкой связи дВ этом случае цепь 02 со стержнями 12 демонстрирует гибкую связь 12 а ее форма подобна форме гибкой связи, грузы Ь и 12 имитируют величину верти кальной силы ТА (плавучести заякорного объекта) и величину горизонтальной силы Т 2 (силы гидродинамического сопротивления корпуса заякоренного объекта), являющихся составляющими силы натяжения Т; стрелки 11 демонстрируют приложенные к заякоренному объекту и якорю силы То и Т и их направление (величина которого легко . снимается по шкалам, установленным в точках Я и 02) стрелки 17 демонстрируют направление (по шкалам 20) сил гидродинамического сопротивления2 и Р, приложенных к различным участкам гибкой связи 2 , грузы 7, 1 , 1 З имитируют силы гидродинамического сопротивленияприложенные к участкам гибкой связи 2, отвес (нить 15 с грузом 16) демонстрирует направление действия сил веса Г, величины отрезков Ъ и горизонтальной проекции 00 характеризуют2углубление Н=м Ъ и отстояние (расстояние по горизонтали от якоря) заякоренного объекта.При помощи предлагаемого макета можно демонстрировать влияние различной скорости течения на положение ,заякоренной системы (путем изменения величины грузов у у и Г при постоянных величинах грузов + и 2 ), влияния величины плавучести заякорен ного объекта и т.п.Эффективность предлагаемого макета по сравнению с известным состоит в том, что он позволяет наглядно демонстрировать силы, приложенные к за О якоренному объекту, якорю гибкой свяфзи; демонстрировать форму гибкой связи; демонстрировать положение заякоренного объекта (его углубление и отстояние)ф демонстрировать влияние 5 на заякоренную систему изменения величины скорости течения, плавучестизаякоренного объекта, диаметра гибкойсвязи и т.п,Это в свою очередь повьппает усвоение материала курсантами.Снабжение макета быстросъемнымиэлементами позволяет обеспечить егосборку и разборку в любой аудитории,оснащенной классной доской, что сокращает время на подготовку макета кдействию и упрощает обращение с ним.Для изготовления макета не требуетсякаких-либо особых материалов и специалистов со специальной подготовкой.