Установка для исследований воздействия волн и льда на модели гидротехнических сооружений

 

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений и может быть использовано при проектировании морских буровых опор на акваториях замерзающих морей. Цель изобретения - повышение достоверности исследований за счет синхронного измерения вертикальной и горизонтальной составляющих при одновременном определении направления горизонтальной составляющей. На направляющих 5 балки 4 портала установлена каретка 6 с корпусом 7, в котором на карданном шарнире 15 к щупу 14 вертикального датчика 13 подвешена опора 8 с моделью 26, размещенной в ледовом поле 27. В корпусе 7 в двух плоскостях вокруг модели 26 установлены горизонтальные датчики 18 и 21, щупы которых взаимодействуют с опорой 8 модели 26. При перемещении портала и каретки 6 горизонтально в двух взаимно перпендикулярных направлениях ледовое поле 27 оказывает силовое воздействие на модель 26 как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Датчики 13, 18 и 21 передают на регистрирующую аппаратуру сигналы, по которым судят о степени и направлении воздействия ледового поля 27 на модель 26 гидротехнического сооружения. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19l а) (51)4 Е 02 В 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВ АЗОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

t (21) 4372036/29-15; 4372414/29-.1 5, (22) 28.01.88 . (46) 23. 11.89. Бюл. Р 43 (71) Специальное проектное и конструкторско-технологическое бюро "Ленгидроеталь" и Московский инженерностроительный институт им. В.В. Куйбышева . (72) В.А. Вознесенский и С.И. Рогачко (53) 627.2.001.57(088.8)

{56). Авторское свидетельство СССР

9 473781, кл. Е 02 В 15/02, 1972, Авторское свидетельство СССР .

У 94161, кл. G 01 L 77//0022, 1951.

2 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН И ЛЬДА НА МОДЕЛИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (S7) Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений и может быть использовано при проектировании морских буровых опор на акваториях замерзающих морей, Цепь изобретения — повышение достоверности исследований за счет синхронного из" мерения вертикальной и горизонтальной составляющих при одновременном определении направления горизонтальной

1523622

10 составляющей. На направляющих 5 балки 4 портала установлена каретка 6 с корпусом 7, в котором на карданном шарнире 15 к щупу 14 вертикального датчика 13 подвешена опора 8 с моделью 26, размещенной в ледовом поле

27. В корпусе 7 в двух плоскостях вокруг модели 26 установлены горизонтальные датчики 18 и 21, щупы которых взаимодействуют с опорой 8 модели 26. При перемещении портала и каИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения воздействия ,волн и льда на модели гидротехнических сооружений.

Цель изобретения — повышение достоверности исследований за счет синхронного измерения вертикальной и горизонтальной составляющих воз- 25 действий.

На фиг. 1 изображена установка, вид спереди; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В 30 на фиг. 3; на фиг. 5 — узел Х на фиг. 3; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 — разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 8 — разрез Е-Е на фиг. 7.

Установка для исследований воздействия льда на мс.-„"ли гидротехнических сооружений содержит портал установленный подвижно на горизон- . тальных направляющих 2 основания 3.

Портал 1 включает балку 4 с расположенными иа ней горизонтальными направляющими 5, перпендикулярными направляющим 2. На направляющих 5 установлена консольно каретка 6, несущая 45 корпус 7, в котором установлена вертикальная опора 8. Корпус 7 смонтирован на каретке б посредством горизонтальной оси 9, параллельной направляющим 5, и оснащен фиксатором рабочего положения относительно каретки 6. Фиксатор содержит шпонку 10, закрепленную на каретке б и размещенную в пазу 11 корпуса 7, и реэьбовое соединение 12. На корпусе 7 установлен вертикально силоизмерительный тензорезисторный датчик 13 сжатия — растяжения, щуп 14 которого направлен вниз. К концу щупа 14 подретки,б горизонтально в двух взаимно перпендикулярных направлениях ледовое поле 27 оказывает силовое воздействие на модель 26 как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.

Датчики 13, 18 и 21 передают на регистрирующую аппаратуру сигналы, по которым судят о степени и направлении воздействия ледового поля 27 на модель 26 гидротехнического сооружения. 3 э.п, ф-лы, 8 ил. вешена при помощи карданного шарнира 15 вертикальная опора 8, верхняя часть которой размещена в отверстии

16 с радиальным зазором. В корпусе 7 в двух горизонтальных плоскостях на базовом расстоянии L друг от друга смонтированы две группы датчиков, в каждой из которых размещено по крайней мере три датчика:. 17-19 — в верх-. нем сечении и 20-22 — в нижнем сечении. Датчики 17 и 20, 18 и 21 и т.д. размещены попарно в одной вертикальной плоскости, причем два иэ них в каждой плоскости размещены предпочтительно в плоскостях, параллельных направляющим 2 или 5. Щупы

23 каждого иэ датчиков 17-22 обращены к опоре 8 и размещены вокруг нее. В исходном положении щупы 23 всех датчиков 17-22 находятся в контакте с опорой 8 непосредственно или через толкатели 24 (фиг. 8), выполненные из антифрикционного материала, или с элементами 25 качения.

Модель 26 может быть выполнена с возможностью отсоединения от опоры 8 для оперативной смены моделей

26 различных форм и типоразмеров, при этом плоскость разъема размещается вне корпуса 7. Модель 26 размещается в ледовом массиве 27.

Установка оснащена приводом 28 ,(гидропривод) перемещения портала .1, установленным на основании 3, и при.водом 29 перемещения каретки 6, установленным иа портале 1 и выполненным, например, в виде винтового механизма (фиг. 1, 2).

В качестве основания 3 при испытании в натурных условиях может быть использован массив льда в зона испытываемого участка либо участок бере22 6

55

5 15236 га. Регистрирующая аппаратура для записи показаний датчиков не показана.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении модель 26 опущена в ледовое поле 27. В зависимости от условий испытаний перемещение испытываемой модели 8 осуществляют одновременной или раздельной работой приводов 28 и 29, что обусловливает прямолинейную или криволинейную траекторию перемещения модели 26.

Хак как физические характеристики массива льда непостоянны, то усилие разрушения льда моделью 26 в процессе ее перемещения непостоянно как по величине, так и по направлению. Реакции от усилия разрушения льда непре- 20 рывно замеряют вертикальным датчиком

13 сжатия-растяжения и горизонтальными датчиками 17-19 и 20-22 и фиксируются регистрирующей аппаратурой, что позволяет определить для конкрет- 25 ного участка ледового поля 27 в каждый конкретный момент времени величину, направление и место приложения к модели 26, равнодействука1ей от усилия разрушения льда. В зависимости от 3О направления (в плане) горизонтальной составляющей Я„ в каждой из групп датчиков 17-22 включаются в работу, как правило, два датчика, векторная сумаа показаний которых определяет полную величину реакций в каждой плоскости опоры 8, т.е.

N = N + N — l й

И И +N.

Величина горизонтальной составляющей S определяется по формуле

S И-N.

Координата точки приложения Б вдоль оси опоры 8 определяется из 45 соотношения

Щ.

Вг

Направление действия составляющей

;S, определяется по формуле и М

1 of= arctg †„ = arctg --„.

Вертикальная составляющая S равнодействующей от воздействия льда измеряется датчиком 13, фиксирующим величину и направление S . При этом усилие Sg передается через опору 8, шарнир 15 на щуп 14 датчика 13. Измерение датчика 13 обладает некоторой погрешностью, обусловленной наличием трения между щупами 23 и опорой 8, находящейся под действием горизонтальной составляющей. Величина вертикальной составляющей S опредев ляется следующим образом:

S,=F+ (N +N +И +И }, где F — показания датчика 13; р — коэффициент трения в паре модель 8 — щупы 23.

Величина равнодействующей воздействия льда на модель 26 определяется из уравнения S = Б + S .

Формула изобретения

1. Установка для исследований воздействия волн и льда на модели гидротехнических сооружений, включающая вертикальную опору с исследуемой моделью в нижней части и измерительные горизонтальные датчики, расположенные в двух горизонтальных плоскостях и взаимодействующие с верхней частью опоры, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности исследований за счет синхронного измерения вертикальной и горизонтальной составляющих воздействия, она снабжена корпусом с вертикальным сквозньм отверстием, в котором размещена верхняя часть опоры, и вертикальным силоизмерительным датчиком сжатия-растяжения, установленньаю на корпусе, а горизонтальные датчики выполнены в виде силоизмерительных датчиков сжатия, установлены внутри корпуса н сгруппированы не менее трех в каждой горизонтальной плоскости вокруг опоры, причем опора верхней частью посредством карданного шарнира подвешена к вертикальному датчику.

2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации, модель выполнена с возможностью отсоединения от .опоры.

3 ° Установка norm. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена порталом с горизонтальными направляющими, подвижкой кареткой, смонтированной на направляющих портала,.и дополнительными горизонтальнымн направляющими, на которых поперек своими направляюцими установлен портал, причем корпус смонтирован иа каретке.

1523622

4. Установка no n. 3, о т л и— ч а ю щ а я. с я .тем, то, с целью упрощения эксплуатации, корпус смонтирован на каретке посредством го рнзонтального шарнира и снабжен фиксатором рабочего положения. !

1523622

8-В

f0

Фиг. Ч

1523622

/-Г

Составитель А. Сергеев

Корректор И. Иуска

Редактор Н. Гунько

Техред Л,Олийнык

Заказ 7012/29 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035„ Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101