Устройство для задания граничных условий

 

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

ОПИСАЛИ

ИЗ ОБРЕТЕНИИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.12.79 (21) 2850992/ с присоединением заявки H (23) Приоритет

hh. KAЗ

G G 7/48

Государственный коинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 300981 Бюллетень

НЖ 681. 333 (088. 8) Дата опубликования описания 300!

t ! ! (72) Авторы изобретения

М.О. Чабан и М.Ю, Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ

Изобретение относится к устройствам электрического моделирования и может найти применение при решении различных задач теории поля методом моделирования (задач по гидромеханике, теории теплопроводности, теории упругости, диффузии и т.д.) в областях мелиорации, водоснабжения, региональной гидрогеологии и других областях техники.

Известно устройство для задания граничных условий на моделях из электропроводной бумаги, нанесенной на магнитное основание, содержащее расположенную на поверхности модели электропроводную шину, изогнутую в соответствии с конфигурацией моделируемой границы, причем электропроводная шина выполнена в виде гибкого изолированного ферромагнита, на который намотана -токопроводящая обмотка (1) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для задания граничных условий, которое содержит расположенную на изолированной ферромагнитной пластине модель из электропроводной бумаги, установленное на ней прижимное устройство в виде керамического магнита по форме пустотелого цилиндра, в котором расположен свободно скользящий ферромагнитный электрод цилиндрической формы (21.

В природных условиях, например в мелиорации, гидротехническом строительстве, поверхностные источники (болота, озера, водоемы, реки) значительно изменяют свою конфигурацию (площадь) в зависимости от времени года или режима эксплуатации. Известное устройство не позволяет в ходе решения задачи изменять конфигурацию (площадь) водоема или водотока.

15 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования границ с изменяющейся во времени площадью.

Поставленная цель достигается

20 тем, что в устройство для задания граничных условий, содержащее изолированную ферромагнитную пластину, на которой расположена модель из электропроводной бумаги, на которой установлено прижимное устройство с расположенным в нем свободно скользящим ферромагнитным сердечникомэлектродом, к модели из электропроводной бумаги подключена шина rpa30 ничных условий, источник тока, сое

868788 диненный с ферромагнитным сердечником-электродом, введены ключи, истонник напряжения, источник эталонного напряжения, компаратор, накопительный конденсатор, а прижимное устройство выполнено в виде соленоида, обмотка которого подключена к выходу компаратора, первый вход которого соединен с выходом источника эталонного напряжения, выход источника напряжения .подключен к .размыкающему контакту первого ключа, переключающий контакт которого соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к ферромагнитному сердечнику-электроду, к выходу источника питания и к второму входу компаратора, выход источника тока через замыкающий контакт второго ключа соединен с замыкающим контактом первого. ключа и шиной граничных условий.

На фиг.1 приведена схема устройства для задания граничных условий; на фиг.2 — система контактно-прижимных устройств в том виде, как они расположены на моделируемом участке.

Устройство (фиг.1) содержит ферромагнитную изолированную пластину 1, электропроводную бумажную модель 2, шины граничных условий 3, соленоид

4, ферромагнитные сердечники-электроды 5, накопительные конденсаторы б и компараторы 7.

Прижимное устройство представля- . ет собой соленоид (электромагнит) 4, включающий сердечник 5, выполненный в виде магнитного электрода, торцовая часть которого тщательно обработана и может быть выполнена по своей конфигурации (в плане), соответствующей конфигурации внешнего участка моделируемой границы. К каждому электроду 5 последовательно подключен накопительный конденсатор б, который заряжается до начальных условий от источника 9 напряжения с помощью ключа 8. Соленоид 4 подключен к выходу компаратора 7. Один вход компаратора 7 соединен с источником

12 эталонного напряжения, другой вход компаратора подключен к сердечнику-электроду 5. Устройство выполнено таким образом, что соленоид (катушка электромагнита) 4 может оодержать как минимум один сердечникэлектрод 5 °

Устройство работает следующим образом.

На рабочем месте укладывают магнитную пластину 1, на которой помещают модель из электропроводной бумаги 2 с подведенными шинами 3 граничных условий. По площади задания границы, конфигурация которой в ходе решения задачи должна меняться в зависимости от режима работы (водоема или водотока), располагают

О

15. (затопления) должен отключаться от

20 модели, тем самым изменяя площадь мо8 переводится в положение Б, и начинается процесс моделирования. В процессе работы происходит разрядка конденсатора б, и при достижении на нем потенциала И р, отвечающего отметке поверхности земли, компаратор 7 включает катушку электромагнита 4, в которой создается магнитное поле, превышающее поле между сердечником-электродом 5 и магнитной пластиной 1. В результате этого сердечник-электрод 5 втягивается внутрь катушки электромагнита 4 и отрывается от модели, тем самым изменяя площадь моделируемой границы. При необходимости моделирования подведения (отбора) в водоем или водоток постоянного расхода воды, предусмотрено подключение ис40 точника 11 тока с помощью ключа 10 к сердечнику-электроду.

Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить функциональные возможности известных устройств

45 для задания граничных условий и расширить класс решаемых задач. В частности,.оно позволяет воспроизводить изменение во времени площади иссле50

d0 б5 магнитные сердечники 5 с катушками

4. Сердечники 5 за счет собственного веса и магнитного поля, возникающего между ними и магнитной пластиной 1, прижимаются к модели 2, тем самым осуществляя надежный контакт. Затем к сердечнику с помощью коммутирующих проводов подключается конденсатор б, который с помощью источника 9 напряжения заряжается до исходного (начального) значения потенциала

Uz, соответствующего отметке уровня воды в водоеме или водотоке Нн.

При этом ключ 8 находится в положении A. К конденсатору б подключается ком 7, на который попадают потенциал U р, соответствующий отметке поверхности земли, начиная с ко".. торой сердечник-электрод, моделирующий определенную площадь границы делируемой границы. После этого ключ дуемой границы, например залив и осушение пойм реки, моделируемой с помощью шины 13. При этом каждый сердечник-электрод, моделируя определенную площадь границы, может в необходимый момент отключаться, тем самым изменяя площадь этой границы (фиг.2), где сердечники-электроды в катушках A подняты и не контактируют с моделью, а в катушках

В осуществляют прижим и контакт.

С этой же целью устройство выполнено таким образом, что один источник эталонного напряжения взаимодействует как минимум с одним компаратором, который подключен как мнйимум к одной катушке электромагнита, 868788

Формула изобретения

t.2 последняя в свою очередь имеет как минимум один сердечник-электрод.

Устройство для задания граничных условий, содержащее изолированную ферромагнитную пластину, на которой расположена модель из электропроводной бумаги, на которой установлено прижимное устройство с расположенным в нем свободно скользящим ферромагнитным сердечником-электродом, к модели из электропроводной бумаги подключена шина граничных условий, источник тока, соединенный с ферромагнитным сердечником-электродом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования границ с изменяющейся во времени площадью, в него введены ключи, источник напряжения, источник эталонного напряжения, компаратор, накопительный конденсатор, а прижимное устройство выполнено в виде соленоида, обмотка которого подключена к выходу компаратора, первый вход которого соединен с выходом источника эталонного напряжения,.выход источника напряжения подключен, к размыкающему контакту первого ключа, переключающий контакт которого соединен c ïåðâoé обкладкой накопительного конденстора, вторая обкладка которого подключена к ферромагнитному сердечнику-электроду, к выходу источника питания и к второму входу компаратора, выход источника тока через замыкающий контакт второго клв15 ча соединен с замыкающим контактом первого ключа и шийой граничных условий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Щ 1. Авторское свидетельство СССР

9 637828, кл.G 06 G 7/44, 1977.

2. Авторское свидетельство CCCPÌ 321829, кл. G G 7/48, 1970 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 8331/72

Тираж 748 Подписное

Филиал ЛПП Патент, г.ужгород,ул.Проектная,4