Устройство для измерения характеристик нестационарных сил, возникающих на модели движительного комплекса типа "винт-насадка"


 


Владельцы патента RU 2487814:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к области судостроения, касается вопроса экспериментального определения характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах судовых движителей. Устройство для измерения характеристик нестационарных сил, возникающих на модели движительного комплекса типа «винт-насадка», включает кольцевую насадку, гребной винт, вал, приводной валопровод, движительный комплекс, регистрирующую аппаратуру и динамометрическое устройство. Насадка закреплена на кормовой оконечности модели судна. Гребной винт размещен в насадке на валу. Вал установлен на подшипниках в опорном узле и соединен с приводным валопроводом. Приводной валопровод расположен ближе к корме, чем движительный комплекс. Динамометрическое устройство связано с регистрирующей аппаратурой. В качестве основных элементов динамометрического устройства использованы акселерометры. Акселерометры установлены на неподвижных деталях движительного комплекса. Устройство оснащено виброизолирующим сильфоном. Сильфон расположен между валом гребного винта, приводным валопроводом и амортизирующим узлом. Узел размещен между движительным комплексом и корпусом модели судна. Достигается повышение точности определения характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах движителя, особенно в высокочастотной области. 1 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса экспериментального определения характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах судовых движителей, с целью улучшения виброакустических качеств движителей.

Известно устройство - винтовой динамометр, предназначенное для измерений в лабораторных условиях гидродинамических нагрузок на моделях движителей (А.С.Горшков, А.А.Русецкий, В.О.Борусевич. Кавитационные трубы, СПб, 2007, с.90-99) - прототип. В известном устройстве используются тензометрические методы измерений деформаций пружинного элемента динамометра. Они эффективны при определении стационарных составляющих упомянутых нагрузок и могут быть использованы для измерения нестационарных сил в низкочастотном диапазоне - на частотах ниже резонансной частоты динамометра. В зарезонансной области величины деформаций быстро убывают с ростом частоты, что сильно снижает точность измерений. Для гребных винтов с относительно небольшим числом лопастей и соответствующим частотным диапазоном нестационарных сил реализация конструкции динамометров этого типа не вызывает серьезных затруднений.

Однако, положение принципиально осложняется при попытках использовать те же методы измерений (тензометрические) при разработке конструкции динамометра, измеряющего характеристики нестационарных сил на многолопастных движительных комплексах, таких, например, как гребной винт в насадке с направляющим аппаратом. Диапазон частот основных энергонесущих гармоник нестационарных сил в этом случае смещен в сторону более высоких частот. Соответственно должны смещаться и собственные частоты тензометрического динамометра, а следовательно, увеличиваться жесткость упругих элементов динамометра. В результате снижается чувствительность измерительной системы и растет погрешность измерений по определению характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах движителя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах движителя, особенно в высокочастотной области.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик нестационарных сил, возникающих на модели движительного комплекса типа «винт-насадка», включающем закрепленную на кормовой оконечности модели судна кольцевую насадку с размещенным в ней гребным винтом на валу, установленном на подшипниках в опорном узле и соединенном с расположенным кормовее движительного комплекса приводным валопроводом, и динамометрическое устройство, связанное с регистрирующей аппаратурой, по изобретению в качестве основных элементов динамометрического устройства использованы акселерометры, установленные на неподвижных деталях движительного комплекса. При этом устройство оснащено виброизолирующим сильфоном, расположенным между валом гребного винта и приводным валопроводом, а также амортизирующим узлом, размещенным между движительным комплексом и корпусом модели судна.

Использование акселерометров в качестве элементов динамометрического устройства, установленных на неподвижных деталях движителя, обеспечивает повышение точности измерений за счет перехода от измерения деформаций, быстро убывающих с ростом частоты, что сильно снижает точность измерений в зарезонансной области при использовании тензометрических методов измерений, к измерению ускорений, не подверженных этому эффекту. Это позволяет снизить резонансную частоту измерительного устройства, а тем самым - повысить чувствительность последнего в практически неограниченном сверху диапазоне частот.

Оснащение устройства виброизолирующим сильфоном, расположенным между валом гребного винта и приводным валопроводом, позволяет изолировать движительный комплекс от вибрационных нагрузок, передающихся по валопроводу от приводного двигателя.

Аналогичным образом амортизирующий узел, размещенный между движительным комплексом и корпусом модели судна, гасит вибрационные нагрузки, идущие к движительному комплексу со стороны модели судна.

В результате движительный комплекс оказывается под воздействием только гидродинамических сил, которые и являются предметом измерений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено предлагаемое устройство для измерения характеристик нестационарных сил, возникающих на модели движительного комплекса типа «винт-насадка».

Устройство представляет собой модуль, состоящий из кольцевой насадки 1 с направляющим аппаратом 2 и размещенного в ней гребного винта 3 на валу 4, установленном на подшипниках в опорном узле 5. Насадка 1 и опорный узел 5 закреплены на корпусе модели кормовой оконечности судна 6 с помощью амортизирующего узла 7. Гребной винт 3 вращается приводным валом 8, соединенным со ступицей винта с помощью виброизолирующего сильфона 9. На опорном узле 5 и насадке 1 установлены акселерометры 10, 11 и 12.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Гребной винт 3 приводится во вращение валом 8 от приводного двигателя (на рисунке не показан). Благодаря низкочастотной амортизации, осуществляемой амортизирующим узлом 7 и сильфоном 9, движительный комплекс изолирован от вибрационных воздействий со стороны как приводного двигателя, так и модели корпуса судна 6, в диапазоне частот, в котором производятся измерения нестационарных сил. Поэтому расположенные на элементах движительного комплекса акселерометры 10, 11, 12 измеряют ускорения, порождаемые только гидродинамическими нестационарными силами, воздействующими на сам движительный комплекс.

Результаты измерения ускорений пересчитываются на нестационарные силы с помощью зависимостей, полученных в процессе предварительно проведенной калибровки измерительной системы.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах движителя, особенно в высокочастотной области, что его выгодно отличает от прототипа.

Устройство для измерения характеристик нестационарных сил, возникающих на модели движительного комплекса типа «винт-насадка», включающее закрепленную на кормовой оконечности модели судна кольцевую насадку с размещенным в ней гребным винтом на валу, установленном на подшипниках в опорном узле и соединенном с расположенным кормовее движительного комплекса приводным валопроводом, и динамометрическое устройство, связанное с регистрирующей аппаратурой, отличающееся тем, что в качестве основных элементов динамометрического устройства использованы акселерометры, установленные на неподвижных деталях движительного комплекса, при этом устройство оснащено виброизолирующим сильфоном, расположенным между валом гребного винта и приводным валопроводом, а также амортизирующим узлом, размещенным между движительным комплексом и корпусом модели судна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики морского транспорта. .

Изобретение относится к области экспериментальной техники для исследований гидродинамики и динамики судов и касается создания опытовых бассейнов с возможностями моделирования в них волнения.

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано для испытаний различных подводных объектов и пусковых устройств, в частности пусковых устройств торпедных аппаратов.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к методам и средствам проверки технического состояния скважинных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) при проведении мероприятий по техническому обслуживанию.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в испытаниях топливной аппаратуры дизельных двигателей. .

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано для опытного определения динамических характеристик пусковых устройств подводных аппаратов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. .

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики морского транспорта и касается создания лабораторий для исследований ледовых качеств судов. .

Изобретение относится к испытательным машинам, а конкретно к каплеударным испытательным установкам. .

Изобретение относится к измерительно-испытательной технике и может быть использовано для функционального контроля и испытаний электродных систем скважинных электрогидравлических аппаратов.

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики морского транспорта. .

Изобретение относится к области экспериментальной техники для исследований гидродинамики и динамики судов и касается создания опытовых бассейнов с возможностями моделирования в них волнения.

Изобретение относится к технологии судоремонта и касается разработки способа правки перегиба корпуса судна. .

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики морского транспорта и касается создания лабораторий для исследований ледовых качеств судов. .

Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике, в частности к испытаниям в опытовых бассейнах моделей плавучих морских инженерных сооружений с протяженными якорными системами удержания.

Изобретение относится к области проведения экспериментальных исследований на моделях ледоколов и судов ледового плавания в ледовых опытовых бассейнах. .

Изобретение относится к области экспериментальных исследований в ледовых опытовых бассейнах и может быть использовано для проектирования винто-рулевых комплексов судов и средств их защиты ото льда путем создания в нем условий проведения модельного эксперимента, подобных натурным.

Изобретение относится к судостроению и касается технологии испытания морских инженерных сооружений в опытовом бассейне. .

Изобретение относится к области судостроения, а именно к техническим средствам экспериментальной гидромеханики, и может быть использовано для гидродинамических испытаний модели надводного судна.

Изобретение относится к судостроению и касается проектирования экранопланов. При определении аэродинамических характеристик горизонтального оперения экраноплана с установленными на нем работающими маршевыми двигателями изготавливают геометрически подобную модель горизонтального оперения и двигателей силовой установки. Модель испытывается в опытовом бассейне в прямом движении. Модель крепится на пилоне буксировочной тележки через динамометр, используемый для гидродинамических исследований, в зоне отсутствия вихреобразования от движения тележки. Моделирование струи силовой установки производится моделированием диаметра сопла и тяги. При движении тележки на фиксированной скорости и обдувки горизонтального оперения струями двигателей маршевой силовой установки определяются аэродинамические характеристики при различных сочетаниях углов атаки горизонтального оперения, тяги двигателей, отклонения рулей высоты, что позволяет экспериментально-расчетным способом оперативно определять параметры, являющиеся одним из основных элементов инструкции в обеспечении расчета управляемости на всех эксплуатационных режимах движения экраноплана и в чрезвычайных нестандартных ситуациях. Достигается осуществление полного аэродинамического расчета экраноплана в целом. 3 ил.
Наверх