Буксировочный динамометр

 

О П И-C A ™Í - И вЂ” Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмх

Соцналистическмх

Республик ио787914

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено l i39.78 {21) 2662434/18 — 10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15,1280 Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 1512.80 (Я)м. кл.з

G 0l L 1/04

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 5З1. 781 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.И. Лобан, В.Г. Петров и В.И. Сергеев (73) Заявитель (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- 5 них значений буксировочного сопротивления при гидродинамических испытаниях моделей судов в опытовых бассейнах с помощью многопредельного частотного силоизмерительного преобразова- tO

TP JIB .

Известен буксировочный динамометр, предназначеннЫй- 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, 20 обеспечивающие перелачу изменяемого усилия от испытываемой модели судна к силоиэмерительному преобразователю (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 погрешност ями 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 буксировочный динамометр, 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 динамометра 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 час787914 тоты, дополнительный блок вычитания частот, 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 вторьж ригелем через упругие шарниры, а между собой,. с отростком и с первым ригелем ходоувеличители связаны через гибкую перемычку,19 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 g0 индуктивных частотных преобразователей, один выход дополнительного блока вычитания частот через первый делитель частоты подключен к выходу первого дифференциального индуктивного частот-д ного 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.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого e yicсировочного динамометра> на Фиг. 2 — конструкция и структурная схема электрической части частотного силоизмерительного преобразователя. 40

Буксировочный динамометр содержит качалку 1, подвешенную на упругих шарнирах 2 и ферме 3, ведущий и направляющий пилоны 4 и 5, установленные на качалке 1 и соединенные с моделью

6, частотный силоизмерительный преобразователь 7, связанный с качалкой 1 и фермой 3 крестообразными шарнирами 8, демпфер 9, установленный между качалкой 1 и фермой 3, Частотный силоизмерительный преобразователь 7 содержит рамный упругий элемент 10, включающий первый и второй,ригели 11 и 12, связанные упругиму балочками 13, на первом ригеле

11 Ймеется жесткий отросток 14, гибкую в направлениях действия неизмеряемых сил перемычку 15; ходоувеличитель 16 с двумя рычагами 17 и 18, связанными со вторым ригелем 12 через упругие шарниры 19 и 20 рычагов,дополнитель-; ф) ную перемычку 21 1 ограничитель 22 перемещения рамного упругого элемента; первый и второй дифференциальные индуктивные 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 17 и 18, а также дифференциально управляемые генераторы 33-36, в контуры которых включены катушки 25-28 индуктивности и два блока 37 и 38 вычитания частот; дополнительный блок 39 вычитания частот, первый делитель 40 частоты и второй делитель 41 частоты.

Центры поворота крестообразных шарниров 8 расположены на одной оси с осью демпфера 9 и упругими шарнирами 2. Рычаги 17 и 18 соединены между собой и Через отросток 14 с первым ригелем 1> гибкой перемычкой 15, а свободные концы рычагов жестко связаны между собой дополнительной перемычкой 21. Центры поворота упругих шарниров 19, 20 совмещены с осями воздушных зазоров магнитных систем, включающих якори 29-32 и сердечники катушек 25-28 индуктивности. Катушки

25 и 26 индуктивности включены в контуры управляемых генераторов 33 и

34 первого дифференциального преобразователя 23 младшего поддиапазона измерения, а их якори 29 и 30 расположены на рычагах 17 и 18 вблизи их свободных концов, жестко соединенных дополнительной перемычкой 21.

Катушки 27 и 28 индуктивности включейы в контуры управляемых генераторов 35 и 36 второго дифференциального преобразователя 24, а их якори 31 и

32 размещены на рычагах 17 и 18 между гибкой перемычкой 15 и якорями

29 и 30 первого преобразователя 23.

Все четыре катушки 25-28 выполнены на основе однотипных броневых ферритовых сердечников. В исходном состоянии начальные зазоры магнитных систем катушек 25-28 индуктивности разных дифференциальных преобразователей 23 и 24 в общем случае могут быть выбраны различными.

Буксировочный динамометр функционирует следующим образом.

Измеряемая гидродинамическая сила

F действующая на буксируемую модель .

6,, передается через ведущий пилон 4 и качалку 1 на частотный силоиэмерительный преобразователь 7. Перемещение качалки совпадает с направлением действия измеряемой силы и определяется, главным образом, жесткостью рамного упругого элемента силоиэмерительного преобразователя. Под действием измеряемой гидродинамической силы Р> происходит перемещение второго ригеля 12 относительно первого ригеля 11. Амплитуда пульсации перемещения, в частном случае гармонической, обусловленная, в основном, вибрацией конструкции буксирующего устройства, а также влиянием пульсирующих гидродинамических сил, снижается демпфером 9.

787914

В результате воздействия измеряемой F 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 1$ 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 2О 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 цреобраэователя 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 повышения линейности характеристики второ-З5 го дифференциального преобразователя

24 путем смешивания частот и выделения на выходе блока 39 разности частот,принимаемой за выходной информативный параметр второго (более стар щ шего) поддиапазона измерения.Эта частота пропорциональна измеряемому усилию. Верхний поддиапазон измерения получается с помощью второго делителя 41 частоты.

Формула изобретения

Буксировочный динамометр, содержащий качалку, связанную с помощью упругих шарниров и демпфера с фермой, 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 шийся тем, что, с целью повышения точности измерения усилий, в него .введены крестообразные шарниры, первый и второй делитель частоты, дополнительный блок вычитания частот, 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 экспертизе

1. Эткин Л. Г. Вибрационно-частотные преобразователи, ч. 2. М., Энергия, 1970, с. 75-96.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 421891, кл. G 01 L 1/04, 12.12.74 (прототип).