Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru sily bocznej oraz katów dryfu i przechylu wywo¬ lanych na kadlubie modelu statku holowanego za pomoca urzadzenia grawitacyjnego, znajdujacy za¬ stosowanie przy badaniach hydromechanicznych w basenie modelowym zaopatrzonym w holownicze urzadzenie grawitacyjne.Znany sposób pomiaru sily bocznej oraz katów dryfu i przechylu polega na polaczeniu kadluba modelu z wózkiem lub mostem holowniczym base¬ nu za posrednictwem odpowiedniego rodzaju czuj¬ ników dynamometrycznych oiraz mierników kato¬ wych lub mierników przesuniec. Wymienione wiel¬ kosci sa mierzone po wprowadzeniu wózka lub mostu w ruch.Niedogodnosci tego sposobu polegaja na koniecz¬ nosci uzycia do badan basenu modelowego wypo¬ sazonego w wózek lub most holowniczy zaopatrzo¬ ny w specjalistyczna aparature pomiarowo-kon¬ trolna. Koszty badan i eksploatacji w ten sposób wyposazonego basenu wielokrotnie przewyzszaja koszty w przypadku zaistnienia mozliwosci uzycia do prób najczesciej malego basenu z urzadzeniem holowniczym typu grawitacyjnego.Sposób wedlug wynalazku polega na pomiarze sily bocznej wywolywanej na kadlubie modelu statku holowanego z katem dryfu za pomoca linki holowniczej urzadzenia typu grawitacyjnego i na identyfikacji tej sily, powodujacej rejestrowane w czasie próby przy pomocy aparatu fotograficznego 10 15 25 30 odchylenia punktu przeciecia wzdluznej linii srod¬ kowej oirczyika z plaszczyzna symetrii modelu od plaszczyzny symetrii basenu z sila odciagajaca wywierana podczas cechowania na linke holowni¬ cza, prostopadle do plaszczyzny symetrii basenu, mierzona przy pomocy dynamometru.Wskazanie dynamometru odpowiadajace mierzo¬ nym odchyleniem punktu zaczepu dynamometru na lince od plaszczyzny symetrii basenu tworza w konsekwencji wykres kalibracyjny pozwalajacy zmierzone w próbach odchylenie linki uwazac za odpowiadajace wywolanej na kadlubie modelu sile bocznej o okreslonej wielkosci.Sila boczna na kadlubie modelu powstaje na skutek holowania go pod pewnym katem w sto¬ sunku do plaszczyzny symetrii basenu identyfiko¬ wanym z aktem dryfu, model holowany z ustawio¬ nym wstepnie katem dryfu w zaleznosci od wiel¬ kosci tego kata i predkosci holowania przyjmuje dodatkowo okreslany kat przechylu poprzecznego.Ustalenie zwiazku wielkosci sily bocznej z wiel¬ kosciami katów dryfu i przechylu wymaga zain¬ stalowania miedzy scianami bocznymi basenu li¬ stwy w ten sposób, aby badany model mógl pod nia przeplynac, dalej zainstalowania na modelu dwóch listew prostopadle do wodnicy konstrukcyj¬ nej, jednej w okolicy dziobu i drugiej w okolicy rufy modelu z tym, ze na wszystkich tych listwach powinna byc zaznaczona miara dlugosci oraz uzy- 120 0893 cia aparatu fotograficznego umieszczonego nieru¬ chomo w stosunku do basenu.Przeslona przymocowana do linki holowniczej urzadzenia grawitacyjnego uruchamia fotokomórke sprzezona z lampa blyskowa i aparatem fotogra¬ ficznym powodujac wykonanie zdjecia wówczas, gdy model znajduje sie w scisle okreslonej odleg¬ losci od kliszy fotograficznej umieszczonej w tym aparacie.Analiza wykonanego zdjecia pozwala na ustale¬ nie wielkosci: odchylenia linki holowniczej od plaszczyzny symetrii basenu, odleglosci miedzy wskaznikami na dziobie i rufie modelu mierzonej w plaszczyznie zdjecia równolegle do wodnicy kon¬ strukcyjnej modelu praz odleglosci mieaizy obu koncami orczyka a dolna krawedzia listwy umiesz¬ czonej miedzy scianami basenu mierzonych w plaiSjzczyznie zdjecia równolegle do plaszczyzny sy¬ metrii basenu i dalej wykorzystujac znajomosc rozstawu wskazników wzdluz dlugosci modelu, .rozpietosci' orczyka i wspólrzednych polozenia apa¬ ratu fotograficznego oraz wykresu zaleznosci sily bocznej od odchylenia linki holowniczej pozwala przez uwzglednienie prostych zwiazków trygono¬ metrycznych na wyznaczenie sily bocznej wywola¬ nej na kadlubie modelu statku oraz katów dryfu i przechylu.Zalety sposobu wedlug wynalazku polegaja na stworzeniu mozliwosci pomierzenia sily bocznej wywolanej na kadlubie modelu statku oraz katów diryfu i przechylu przy prowadzeniu badan w ma¬ lym i tanim w eksploatacji basenie zaopatrzonym w urzadzenie holownicze typu grawitacyjnego.W basenach modelowych o * tym typie urzadzenia holowniczego nie 'prowadzono dotad pomiarów sily bocznej i katów dryfu i przechylu wobec bra¬ ku odpowiedniego sposobu pomiaru. Wykresy ce¬ chowania zaleznosci sily bocznej od odchylenia linki -holowniczej sporzadzone dla warunków sta¬ tycznych oraz dla warunków auasidynamicznych, w których obciazenia poruszajacej sie linki holowni¬ czej w warunkach pomiarowych zostalo zastapione napieciem tej linki silami z zakresu mierzonych oporów wykazaly zarówno liniowy przebieg zalez¬ nosci odchylenia linki od obciazenia jak i nieza¬ leznosc odchylenia linki od jej wstepnego napiecia dla danego obciazenia w zakresie ,bardzo niewiel¬ kiego bledu odczytu.Analiza bledu pomiaru przy zalozeniu dlugosci modelu 580 mm, odleglosci miedzy modelem, a apa¬ ratem fotograficznym 17450 mm, przesuniecia apa¬ ratu od plaszczyzny symetrii basenu 545 mm i po¬ zostalych wielkosci proporcjonalnych do wymie¬ nionych wykazuje, iz sila boczna moze byc przy pomocy metody mierzona z bezwzgledna doklad¬ noscia do 0,6 G, co oznacza w zaleznosci od pred¬ kosci holowania i kata dryfu pomiar z dokladno¬ scia od 0,5°/o (najwieksze wartosci predkosci holo¬ wania i kata dryfu) do 4°/o (najmniejsze wartosci predkosci holowania i kaita dryfu); katy dryfu i przechylu z bezwzgledna dokladnoscia do okolo 0° 10', co oznacza w zaleznosci od przyjetego wstepnego kata dryfu pomiar z dokladnoscia od l,5°/o (najwieksze wstepne katy dryfu) do 4,5% (najmniejsze wstepne katy dryfu) i od wynikowych 089 4 katów przechylu pomiar z dokladnoscia od 1% (najwieksze wynikowe katy przechylu) do 4% (najmniejsze wynikowe katy przechylu). Ogólna dokladnosc pomiaru okreslona moze byc malksy- 5 malnym bledem cd okolo l°/o (predkosci holowania, katy dryfu i przechylu duze) do okolo 4°/a (pred¬ kosci holowania, katy dryfu i przechylu male) i uznana moze byc jako zadowalajaca.Sposób pomiaru wedlug wynalazku jest pokaza¬ lo ny na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sche¬ mat cechowania zaleznosci wychylenia linki ho¬ lowniczej wzgledem plaszczyzny symetrii basenu od poprzecznego obciazenia tej linki, fig. 2 przed¬ stawia holowany model statku pozostajacy pod 15 dzialaniem sily bocznej, fig. 3 przedstawia' przekrój poprzeczny przez basen i mcdei z zaznaczonym schematem pomiaru kata przechylu, zas fig. 4 przedstawia uwidoczniony bez skali schemat za¬ leznosci trygonometrycznych pozwalajacych na 20 wyznaczenie wielkosci sily bocznej i kata dryfu.Jak pokazano na rysunku linka holownicza LH basenu modelowego napieta -wstepnie obciazeniem R O wartosciach od zerowej do maksymalnej wy¬ stepujacej w 'badaniach jest nastepnie obciazana 25 sila P wywierana poprzez dynamometr 1 prosto¬ padle do plaszczyzny symetrii PSb basenu i przy¬ lozona do linki holowniczej LH w plaszczyznie prostopadlej do PS b i przechodzacej przez wyce- chowama listwe 2 utwierdzona wobec scian bocz- 30 nych- basenu.Odchylenie f * linki holowniczej LH od plasz¬ czyzny symetrii PS b basenu jest zalezne od wiel¬ kosci sily P, natomiast zazwyczaj jest niezalezne w zakresie rejestrowanych sil oporu modelu od 35 wstepnego obciazenia R linki LH i wymaga przed¬ stawienia w formie wykresu lub tabeli cechowania o postaci P jako funkcja f * lub ewentualnie, w przypadku najwiekszych modeli, P jako funkcja f * i R. Badany model statku wyposazony zostaje 40 w wycechowane listwy pionowe 3 i 4 umieszczone w plaszczyznie symetrii PS m modelu prostopadle do jego wodnicy konstrukcyjnej z tym, ze listwa 3 jest umieszczona na dziotoie, a listwa 4 na rufie modelu oraz w orczyk 5, do którego konców zo- 45 staja przymocowane ramiona petli linki holujacej HL w taki sposób, aby wstepnie zostalo wywolane ustawienie plaszczyzny symetrii PS m modelu w stosunku do plaszczyzny symetrii PS b basenu pod katem dryfu X. 50 W odleglosci L wzdluz plaszczyzny symetrii PS b basenu od wyeeehowanej listwy 2 utwierdzonej wobec scian bocznych basenu i w odleglosci h prostopadle do PS b w kierunku zgodnym z kie¬ runkiem ruchu modelu zostaje umieszczony aparat 55 fotograficzny 6. Po uruchomieniu grawitacyjnego urzadzenia holowniczego modelu zostaje wprawio¬ ny w ruch. W chwili gdy punkt przeciecia orczy¬ ka 5 z plaszczyzna symetrii PS m modelu znajdzie sie w odleglosci L od plaszczyzny przechodzacej 60 przez klisze filmowa w aparacie fotograficznym 6 i prostopadlej do PS b zostaje wykonane zdjecie fotograficzne.Po wywolaniu i utrwaleniu kliszy filmowej otrzymuje sie zdjecia fotograficzne po jednym dla 65 Kazdego rejestrowanego przebiegu, z których moz-5 na odczytac: odchylenie f punktu przeciecia orczy¬ ka 5 z plaszczyzna symetrii PS m modelu od plasz¬ czyzny symetrii PS b basenu w mierze naniesionej na listwe 2 umieszczona prostopadle do PS b, od¬ leglosci hx i h2 konców orczyka 5 od listwy 2 mie¬ rzone równolegle do plaszczyzny symetrii PS b ba¬ senu, dlugosci lj rzutu orczyka 5 na plaszczyzne zdjecia PZ oraz odleglosc X miedzy listwami 3 i 4 mierzona równolegle do wodnicy konstrukcyjnej modelu w pozycji wyprostowanej. Uzupelniajac te dane o znane wielkosci odleglosci L i h oraz o zna¬ na odleglosc 1 miedzy listwami 3 i 4 mierzona w plaszczyznie symetrii PS m modelu, korzystnie równa dlugosci wodnicy konstrukcyjnej modelu w pozycji wyprostowanej wyznacza sia kat dryfu X i kat przechylu 0 z nastepujacych zaleznosci try¬ gonometrycznych: tangens to równy jest ilorazowi róznicy odjemmych h i odjemnika f oraz dzielni¬ ka L, przy zalozeniu, ze L jest znacznie wieksze od 1 otrzymuje sie, iz tangens co jeist w przyblize¬ niu równy tangensowi |3 skad otrzymuje sie kat (3, nastepnie sinus a równy jest ilorazowi dzielnej X i dzielnika 1 skad otrzymuje siie kat a, suma ka¬ ta a i kata |3 równa sie katowi dryfu \ zas si- nuis 0 równy jest ilorazowi róznicy odjemnej hx i odjemnika h2 oraiz dzielnika lp skad otrzymuje sie kat przechylu 0. Wreszcie sile boczna FB wyz¬ nacza sie w nastepujacy sposób: zakladajac, ze odchylenia f i f * mierzone sa w taki sani sposób, a odchylenie f * jest wywolywane sila P znana z cechowania utozsamia ; sie te sile P z sila toczna FB wywolana na kadlubie modelu statku, a skie¬ rowana prostopadle do plaszczyzny symetrii PS b basenu odchylonej od plaszczyzny symetrii PS m modelu o kat dryfu X i powodujaca odchylenie lin¬ ki holowniczej LH od plaszczyzny symetrii PS b basenu o wielkosc f.Zastrzezenie patentowe Sposób pomiaru sily bocznej oraz katów dryfu i przechylu wywolanych na kadlubie modelu stat¬ ku holowanego za pomoca urzadzenia grawitacyj¬ nego w basenie modelowym, wyposazonego w stan¬ dardowy orczyk i dwie lis;twy na dziobie i rufie modelu przymocowane don w plaszczyznie symetrii i prostopadle do wodnicy konstrukcyjnej modelu znajdujacego sie. w pozycji wyprostowanej, zna¬ mienny tym, ze utwierdza sie wobec scian bocz¬ nych basenu modelowego prostopadle do plaszczyz¬ ny symetrii (PSb) basenu modelowego wycecho- wana listwa (2); utwierdza sie aparat fotograficz¬ ny (6) w odleglosci (L) wzdluz plaszczyzny symetrii (PSb) basenu modelowego od wycechowanej listwy (2) i w odleglosci (h) prostopadle do plaszczyzny 50089 6 ... symetrii (PSb) basenu modelowego w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu modelu; wyznacza sie odchylenie (f*) linki holowniczej (LH) od plasz¬ czyzny syrnetrii (PSb). basenu modelowego zalezne 5 od wielkosci sily (P) wywieranej poprzez dynamo- metr (1) na te linke holownicza (LH) w kierunku prostopadlym do plaszczyzny symetrii (PSb) basenu modelowego i jednoczesnie równoleglym do nie- odksztalconej powierzchni wody w basenie mode- io lowym oraz ewentualnie zalezne od wstepnego ob¬ ciazenia sila oparu (R) linki holowniczej (LH); wykonuje sie zdjecie fotograficzne w chwili, gdy punkt przeciecia orczyka (5) z plaszczyzna symetrii (PSm) modelu znajdzie sie wspólnie z wycechowa- 15 na listwa (2) w plaszczyznie prostopadlej do plasz¬ czyzny symetrii (PSb) basenu modelowego; odczy¬ tuje sie z tego zdjecia fotograficznego, odchylenie (f) punktu przeciecia orczyka (5) z plaszczyzna sy¬ metrii (PSm)modelu od plaszczyzny symetrii (PSb) 20 basenu modelowego w mierze naniesionej na li¬ stwie (2), odleglosci (hx i h2) konców orczyka (5) od wycechowanej listwy (2) mierzone równolegle do plaszczyzny symetrii (PSb) basenu modelowego, dlugosci (lj) rzutu orczyka (5) na plaszczyzne zdje- 25 cia fotograficznego (PZ) oraz odleglosc (X) miedzy listwami (3 i 4) przymocowanymi na'dziobie i ru¬ fie modelu mierzona równolegle do wodnicy kon¬ strukcyjnej modelu w pozycji wyprostowanej, a nastepnie uzupelnia sie te dane wielkosciami (L 30 i h) oraz odlegloscia (1) miedzy listwami (3 i 4) przymocowanymi na dziobie i rufie modelu po¬ mierzona w plaszczyznie symetrii (PSm) modelu korzystnie równa dlugosc wodnicy konstrukcyjnej modelu w pozycji wyprostowanej; wyznacza sie 35 ka,t dryfu (X) i kat przechylu (0) z nastepujacych zalozen i zaleznosci trygonometrycznych: tangens kata (co) równy jest ilorazowi róznicy odjemnej (h) i odjeimniika (f) oraz dzielnika (L), przy zalozeniu, ze (L) jest znacznie wieksze od (1), tangens kaita 40 (co) jest w przyblizeniu równy tangensowi kata ((3), z których to zalozen wyznacza sie kat (0), nastep¬ nie sinus kata (a) równy jest ilorazowi dzielnej (X) i dzielnika (1), z którego to zalozenia wyznacza sie kat (a), suma kata (a) i kata (J3) równa sie katowi 45 dryfu (k), natomiast sinus kata przechylu (0) równy jest ilorazowi róznicy odjemnej (hx) i odjemnika (h2) oraz dzielnika (Ix), z którego to zalozenia wyznacza sie kat przechylu (0); wyznacza sie sile boczna (FB) wywolana na kadlubie modelu statku w opar- 50 ciu o analogie odchylenia (f*) spowodowanego zna¬ na sila (P) do odchylenia (f) spowodowanego po¬ szukiwana sila (FB) skierowana prostopadle do plaszczyzny symetrii (PSb) basenu modelowego a odchylona od plaszczyzny symetrii (PSm) modelu 55 o kat dryfu (X).120 089 Hg 1. n-Y rrr-rzz^z: ft r i r¦: i i i . i r-T7T-r-r\ ' i i i i i fi "-'! i i i i . no. 2.Ii CD J^ s / — Fig. 4 5 3 1 t Vi7 A / \ /- j /^ PSm hL - U. r*- yi. a^L , P36 LZGraf. Z-d Nr 2 — 391/83 100+20 egz. A4 Cena 100 zl PL