Устройство для вычисления стационарной относительной температуры под тепловыделяющим участком произвольной конфигурации

 

!

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (»j 572663

Союз Совекки :оциалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.06.75 (21) 2148819/24 (51) М Кл С 01К 13/00

G 06G 7/48 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 06.09.77

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ло делам иэооретений

H открытий (53) УДК 681.335(088.8) (72) Автор изобретения

С. В. Соболь (71) Заявитель Горьковский инженерно-строительный институт им. В. П. Чкалова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СТАЦИОНАРНОЙ

ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОД ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИМ

УЧАСТКОМ ПРОИЗВОЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым вычислительным машинам, и предназначено для вычисления стационарной относительной температуры в однородном полупространстве под тепловыделяющим участком произвольной конфигурации.

Известно устройство для решения задач теории поля, содержащее источник постоянного напряжения, группы резисторов, решающие усилители и измсрительный блок (1).

Это устройство, базирующееся на конечноразностной аппроксимации уравнения Лапласа, позволяет получать сравнительно высокую точность вычисления температуры, однако повышение точности достигается здесь усло>кнением и удорожанием устройства. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, содер>кащее планшет, на плоскости которого нанесены концентрические окружности и радиусы, замыкающие контакты, источник постоянного напряжения, измеритель тока, многопозиционный переключа1ель глубин и группы резисторов, первые выводы которых внутри каждой группы объединены (2). Это устройство позволяет получать высокую точность вычисления стационарной относительной температуры, однако в целом представляет собой сложную и дорогую систему, а процесс задания граничных условий и вычисления температуры, связанный с замером потенциалов в узлах сетки, весьма трудоемок.

Целью изобретения является упрощение

5 устройства и повышение быстродействия.

В описываемом устройстве это достигается тем, что в нем для вычисления стационарной относительной температуры под тепловыделяющим участком произвольной конфигурации

10 вторые выводы одноименных резисторов всех групп резисторов объединены и присоединены к соответствующим неподвижным контактам многопозицио|нного переключателя глубин, подви>кный контакт которого через измер и15 тель тока подключен к одному выводу источш.ка постоянного напряжения, второй вывод которого через соответствующие замыкающие контакты, расположенные в центрах областей планшета, образованных двумя со2о седннмп радиусами и заключеннымн между ними дугами концентрически; окружностей, соединен с общим выводом соответствующей группы резисторов.

На чертеже приведена схема описываемого устройства.

Оно содер>кит планшег 1, представляющий собой плоскость, разделенную нанесеннь)ми на ней концентрическими окружностями и радиусами на области 2, замыкающие контак30 ты 3, в качестве которых может быть ппиме10

r=—

3 нен, например, блок со световым реле, расположенными в центре каждой из областей 2, источник постоянного напряжения 4, измеритель тока 5, многопозиционный переключатель глубин 6 и группы 7 резисторов.

Количество групп 7 резисторов равно числу областей 2 на плоскости планшета 1. Количество резисторов в каждой группе 7 и число неподвижных контактов многопозиционного переключателя 6 равно числу глубин z, на которых вычисляется температура.

Величины резисторов r в каждой группе 7 подбираются для каждой из глубин z по формуле в зависимости от подаваемого источником 4 постоянного напряжения V=const и температурных показателей t, областей 2 относительно вертикали, опущенной из центра 0 планшета 1, вычисляемых для каждой из глубин

z по решению уравнения Лапласа

6 1 1

У1 (впутр Р У 1 1 (внец1н()" и зависящих от геометрических размеров каждой области 2 и удаленности ее от центра 0 планшета 1, характеризуемых величинами радиу сов дуг концентрических окружностей

Квнутр, H Йвнешп, и величиной угла О между соседними радиусами, ограничивающими каждую область 2. Первые выводы резисторов внутри каждой группы 7 объединены. Вторые выводы одноименных резисторов всех групп резисторов 7 объединены и присоединены к соответствующим неподвижным контактам многопозиционного переключателя глубин 6.

Подвижный контакт переключателя 6 через измеритель тока 5 подключен к одному выводу источника постоянного напряжения 4.

Второй вывод источника постоянного напряжения 4 через соответствующие замыкающие контакты 3 соединен с общим выводом соответствующей группы 7 резисторов. Сумма Т, температурных показателей t, всех областей

2 планшета 1 для каждой из глубин z равна

T„=Et,. Общий ток 1, показываемый измерителем тока 5 при всех замкнутых контактах

3, равен сумме токов i на участках резисторов I=X,. Шкала измерителя тока 5 проградуирована в долях температуры 0(T,<1 так, чтобы Т,=I. При эгом температурные показатели 1, областей 2 моделируются величинами тока на участках резисторов 1,= .

Точность вычисления температуры регламентируется размерами областей 2 планшета 1 устройства, Посредством описываемого устройства вычисляется стационарная относительная темпеЗО

4 ратура 0(T(1 одновременно в нескольких точках полупространства, расположенных на различных глубинах z вдоль одной вертикали при относительной температуре поверхности полупространства внутри участка произвольной конфигурации T=1 и вне его T=O.

План тепловыделяющего участка, вычерченный в масштабе планшета 1 устройства, вырезается из какого-либо материала (если в качестве контактов 3 применены блоки со световым реле, то светонепроницаемого, например плотной бумаги) и накладывается на планшет 1 устройства так, чтобы проекция вертикали, на которой предполагается определить температуру, была совмещена с центром 0 планшета 1, замыкая при этом определенное количество контактов 3 по числу областей 2, уложившихся внутри участка. Значение относительной температуры Т, для каждой из глубин снимается с измерителя тока 5, шкала которого тарирована в долях T. Каждой глубине z соответствует при этом свое положение многопозиционного переключателя глубин 6.

Формула изобретения

Устройство для вычисления стационарной относительной температуры под тепловыделяющим участком произвольной конфигурации, содержащее планшет, на плоскости которого нанесены концентрические окружности и радиусы, замыкающие контакты, источник постоянного напряжения, измеритель тока, многопозиционный переключатель глубин и группы резисторов, первые выводы которых внутри каждой группы объединены, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия, в нем вторые выводы одноименных резисторов всех групп резисторов объединены и присоединены к соответствующим неподвижным контактам многопозицио нного переключателя глубин, подвижный контакт которого через измеритель тока подключен к одному выводу источника постоянного напряжения, второй вывод которого через соответствующие замыкающие контакты, расположенные в центрах областей планшета, образованных двумя соседними радиусами и заключенными между ними дугами концентрических окружностей, соединен с общим выводом соответствующей группы резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карплос У. Моделирующие устройства для решения задач теории поля. М., Изд-во

ИЛ, 1962, с. 281 — 282, 313 — 315.

2, Николаев Н. С. и др. Аналоговая вычислительная машина УСМ-1. М., Машгиз, 1962.

572663

Составитель Г. Сорокин

Техред И. Михайлова Корректор Л. Деиискина

Редактор Л. Тюрина

Подписное

Типография, пр. С: пчнова, 2

Заказ 1988/14 Изд. 3а 753 Тираж 881

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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