RU2308397C2 - Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin - Google Patents
Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308397C2 RU2308397C2 RU2005139261/11A RU2005139261A RU2308397C2 RU 2308397 C2 RU2308397 C2 RU 2308397C2 RU 2005139261/11 A RU2005139261/11 A RU 2005139261/11A RU 2005139261 A RU2005139261 A RU 2005139261A RU 2308397 C2 RU2308397 C2 RU 2308397C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- elastic
- model
- rim
- support
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике и касается проектирования оборудования для проведения гидродинамических и ледовых исследований моделей морских инженерных сооружений в опытовом бассейне.The invention relates to experimental hydromechanics and for the design of equipment for conducting hydrodynamic and ice studies of models of marine engineering structures in the experimental pool.
Известно устройство для буксировочных испытаний модели судна в опытовом бассейне (см. патент РФ №2113373, Бюл. №7, 1998), содержащее буксировочную тележку с жестко закрепленной рамой с тремя штангами, которая через динамометры и опорную платформу соединена с моделью судна, причем динамометры, образующие трехопорную силоизмерительную систему, выполнены в каждой опоре в виде последовательно соединенных между собой двух упругих элементов, один из которых представляет собой пятистержневой упругий элемент с датчиками продольной и поперечной сил, расположенный между двумя фланцами, а второй упругий элемент представляет собой обод со спицами и ступицей, при этом спицы оснащены тензорезисторами, образующими датчик вертикальной силы, подвижный фланец первого упругого элемента жестко соединен со ступицей второго упругого элемента, а его обод соединен с опорной платформой, неподвижные фланцы пятистержневых упругих элементов жестко соединены через штанги с рамой буксировочной тележки, принятое нами за прототип.A device for towing tests of a model of a vessel in a test basin is known (see RF patent No. 2113373, Bull. No. 7, 1998), comprising a towing trolley with a rigidly fixed frame with three rods, which is connected to the model of the vessel through dynamometers and a supporting platform, moreover constituting a three-support force measuring system, are made in each support in the form of two elastic elements connected in series, one of which is a five-rod elastic element with sensors of longitudinal and transverse forces, located between the two flanges, and the second elastic element is a rim with knitting needles and a hub, while the spokes are equipped with strain gauges forming a vertical force sensor, the movable flange of the first elastic element is rigidly connected to the hub of the second elastic element, and its rim is connected to the supporting platform, fixed the flanges of the five-rod elastic elements are rigidly connected through the rods to the frame of the towing trolley, which we adopted as a prototype.
Однако для известного устройства характерна недостаточная точность измерения сил и моментов из-за потерь, возникающих в опорах крепления динамометров. Ошибки измерения могут достигать 10% и более. Эти ошибки обусловлены тем, что в известном устройстве отсутствуют фиксированные опорные точки в динамометрах, обеспечивающие однозначное преобразование действующих на устройство моментов в силы.However, the known device is characterized by insufficient accuracy in measuring forces and moments due to losses arising in the mountings of dynamometers. Measurement errors can reach 10% or more. These errors are due to the fact that in the known device there are no fixed reference points in dynamometers, providing an unambiguous conversion of the moments acting on the device into forces.
Другим недостатком известного устройства является возникновение ошибок при измерении сил и моментов при наличии продольной волнистости или просадки рельсового пути на отдельных участках, например, при появлении дефектов в башмаках, фиксирующих рельсы. В этом случае буксировочная тележка при движении по рельсовому пути может деформироваться как в продольном, так и в поперечном направлениях. Это может приводить к появлению значительных внутренних сил в устройстве, если его опоры значительно разнесены на буксировочной тележке.Another disadvantage of the known device is the occurrence of errors in the measurement of forces and moments in the presence of longitudinal undulation or subsidence of the track in separate sections, for example, when defects appear in the shoes fixing the rails. In this case, the towing carriage can be deformed both in the longitudinal and transverse directions when moving along the rail track. This can lead to the appearance of significant internal forces in the device if its supports are significantly spaced on a towing trolley.
Кроме того, устройство может отклоняться от вертикальной оси, вызывая в динамометрах дополнительные силы, пропорциональные силе веса устройства и соответствующих углов наклона. Все это в итоге может привести к снижению достоверности и надежности измерений.In addition, the device can deviate from the vertical axis, causing additional forces in the dynamometers proportional to the weight of the device and the corresponding tilt angles. All this in the end can lead to a decrease in the reliability and reliability of measurements.
Заявленное изобретение решает задачу повышения точности измерения сил и моментов.The claimed invention solves the problem of increasing the accuracy of measuring forces and moments.
Для этого в устройстве второй упругий элемент выполнен в виде мембранного упругого элемента, мембрана которого заключена между жестким ободом и жесткой центральной частью этого элемента, которая оборудована резьбовым стержнем с упругим шарниром, установленным по вертикальной оси перпендикулярно мембране, причем мембрана, обод и жесткая центральная часть с резьбовым стержнем и упругим шарниром выполнены за единое целое, при этом обод мембранных упругих элементов жестко соединен с одним из фланцев пятистержневого упругого элемента, причем указанное соединение осуществлено таким образом, что при этом резьбовой стержень расположен вдоль вертикальной оси опоры и через упругий шарнир соединен жестко с опорной плитой, закрепленной на модели, мембрана оснащена тензорезисторами, соединенными в измерительный мост вертикальной силы, при этом второй фланец каждого из пятистержневого элемента соединен с дополнительно введенной опорной плитой, закрепленной на штанге.To this end, in the device, the second elastic element is made in the form of a membrane elastic element, the membrane of which is enclosed between the rigid rim and the rigid central part of this element, which is equipped with a threaded rod with an elastic hinge mounted on a vertical axis perpendicular to the membrane, the membrane, rim and rigid central part with a threaded rod and an elastic hinge are made in a single unit, while the rim of the membrane elastic elements is rigidly connected to one of the flanges of the five-core elastic element, pr than the specified connection is made in such a way that the threaded rod is located along the vertical axis of the support and is rigidly connected to the base plate mounted on the model through an elastic hinge, the membrane is equipped with strain gages connected to a vertical force measuring bridge, while the second flange of each of the five-rod element connected to an additionally inserted base plate fixed to the bar.
Устройство, представляющее собой трехопорную силоизмерительную систему, с тремя динамометрами сил: продольной РХ, поперечной РУ и вертикальной PZ, установленными в каждой опоре, позволяет проводить буксировочные испытания крупногабаритных плохообтекаемых моделей морских инженерных сооружений под различными углами буксировки в широком диапазоне моделирования физико-механических и геометрических характеристик ледового поля, обеспечивая при этом максимально возможную в принятых габаритах конструкции жесткость системы и устраняя низкочастотные колебания модели, характерные для одноопорной системы измерения.The device, which is a three-support force measuring system, with three force dynamometers: longitudinal P X , transverse R Y and vertical P Z installed in each support, allows towing tests of large-sized poorly streamlined models of marine engineering structures at various towing angles in a wide range of modeling of physical mechanical and geometric characteristics of the ice field, while ensuring the maximum possible system rigidity in the accepted design dimensions and eliminating izkochastotnye fluctuation pattern characteristic of single-point measurement system.
Несмотря на то, что динамометры измеряют непосредственно только три составляющие сил (продольную, поперечную, вертикальную), устройство в целом обеспечивает измерение трех составляющих сил и трех моментов в ортогональных плоскостях, действующих на буксируемую модель.Despite the fact that dynamometers directly measure only three components of forces (longitudinal, transverse, vertical), the device as a whole provides measurement of three components of forces and three moments in orthogonal planes acting on the towed model.
Для точного преобразования изгибающих и скручивающего моментов трехопорной системой в силы и их измерение необходимо обеспечить фиксированные опорные точки в системе крепления динамометров через опорную плиту с испытуемой моделью. Этими "точками" являются упругие шарниры в резьбовых стержнях, которыми оборудованы мембранные датчики вертикальной силы. Благодаря упругим шарнирам обеспечивается однозначное (без потерь) преобразование действующих на модель моментов в силы.For accurate conversion of bending and torsional moments by a three-support system into forces and their measurement, it is necessary to provide fixed reference points in the fastening system of dynamometers through a base plate with the tested model. These "points" are the elastic joints in the threaded rods that the membrane vertical force sensors are equipped with. Thanks to the elastic joints, a unique (lossless) conversion of the moments acting on the model into forces is ensured.
Соединение устройства с рамой буксировочной тележки через одну штангу, в отличие от известного устройства с тремя разнесенными по раме штангами, позволило в значительной мере снизить ошибки при измерении сил и моментов, обусловленные продольной волнистостью или просадкой рельсового пути на отдельных участках, например при появлении дефектов в башмаках, фиксирующих рельсы. Кроме того, это позволило уменьшить углы отклонения устройства от вертикальной оси и обусловленные этим дополнительные силы, пропорциональные силе веса устройства.The connection of the device with the frame of the towing carriage through one bar, unlike the known device with three rods spaced across the frame, significantly reduced the errors in measuring forces and moments due to longitudinal undulation or subsidence of the track in individual sections, for example, when defects appear in shoes fixing rails. In addition, this allowed to reduce the deviation angles of the device from the vertical axis and the resulting additional forces proportional to the weight of the device.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства, вид сбоку; на фиг.2 - сечение устройства по линии А-А; на фиг.3 увеличенное изображение выносного элемента I.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of a device, side view; figure 2 is a cross section of the device along the line aa; figure 3 is an enlarged image of the remote element I.
Устройство (фиг.1) содержит жестко закрепленную на буксировочной тележке 1 раму 2 со штангой 3, которая через динамометры 4, 5, 6 и опорную платформу 7 связана с силопередающей плитой 8, закрепленной на модели инженерного сооружения 9, буксируемой в канале опытового бассейна 10, заполненного водой 11. На поверхности воды в канале опытового бассейна наморожено ледовое поле 12.The device (Fig. 1) contains a frame 2 rigidly fixed on a towing trolley 1 with a rod 3, which, through
Динамометры выполнены (см. фиг.3) в виде последовательно соединенных упругих элементов 13, 14. Упругие элементы 13 представляют собой пятистержневые пружины, содержащие центральный стержень 15, четыре периферийных стержня 16 и тензорезисторные преобразователи 17, заключенные между двумя фланцами 18, 19 и выполненные за одно целое с ними. Упругие элементы 14 выполнены в виде мембранных упругих элементов, мембрана 20 которых заключена между жестким ободом 21 и жесткой центральной частью 22, оборудованной резьбовым стержнем 23 с упругим шарниром 24. Резьбовой стержень с упругим шарниром установлен по вертикальной оси перпендикулярно мембране. Мембрана 20 оснащена тензорезисторами 25, которые соединены в мостовую схему измерения вертикальной по отношению к мембране силы PZ. Обод 21 мембранных упругих элементов жестко соединен с фланцем 19 пятистержневого упругого элемента (винты крепления на фиг.3 не показаны). Указанное соединение осуществлено таким образом, что при этом резьбовой стержень 23 расположен вдоль вертикальной оси опоры и через упругий шарнир 24 соединен жестко с опорной плитой 7. Фланцы 18 каждого из пятистержневого элемента соединены с дополнительно введенной опорной плитой 26, закрепленной на штанге 3 (винты крепления на фиг.3 не показаны). Соединение динамометров 4, 5, 6 с опорной плитой 7 осуществлено с помощью гаек 27. Для центровки динамометров на опорной плите 7 резьбовые стержни 23 снабжены буртиком 28, а плита 7 - соответствующими проточками. Мембрана 20, обод 21, жесткая центральная часть 22 с резьбовым стержнем 23, упругим шарниром 24 и буртиком 28 выполнены за единое целое.The dynamometers are made (see Fig. 3) in the form of series-connected
Силопередающая плита 8 неподвижно соединена с буксируемой моделью 9 и снабжена цилиндрической втулкой 29 со шкальной сеткой, а опорная плита 7 снабжена цилиндрическим отверстием, обеспечивающим возможность поворота силопередающей плиты 8 вместе с моделью 9 относительно вертикальной оси устройства. Опорная плита 7 снабжена отверстиями 30, а силопередающая плита - соответствующими резьбовыми отверстиями, выполненными на том же диаметре и с тем же шагом, что и отверстия 30. После разворота модели 9 на заданный угол относительно вертикальной оси опорная плита 7 жестко соединяется с плитой 8 с помощью винтов (на фиг.2 винты не показаны). Канал 31 во фланце 19 служит для прокладки проводников от мембранного датчика внутрь пятистержневого упругого элемента 13.The
Динамометры 4, 5, 6 (см. фиг.1 и 2) образуют трехопорную силоизмерительную систему и установлены таким образом, что продольная ось динамометра 4 совпадает с продольной осью Х трехопорной силоизмерительной системы и с направлением буксировки модели (ось Х также совпадает с направлением продольной оси канала опытового бассейна). Два других динамометра 5 и 6 установлены симметрично оси X, при этом продольные оси динамометров 5 и 6 направлены параллельно оси Х системы.
Устройство работает следующим образом. При движении буксировочной тележки 1 в канале опытового бассейна 10 на модели 9 морского инженерного сооружения, буксируемой в режиме " жесткой запряжки", возникают гидродинамические со стороны воды и ледовые силы и моменты от разрушения ледового поля 12. Эти силы и моменты передаются на динамометры 4, 5, 6, деформируя измерительные стержни 15, 16 и мембраны 20. Деформация стержней и мембран преобразуются тензорезисторами 17 и 25 в электрические сигналы, пропорциональные действующим силам и моментам. Причем благодаря упругим шарнирам 24, которыми оборудованы динамометры, преобразование моментов в силы производится без потерь. Электрические сигналы от измерительных датчиков (три датчика продольной силы PX1, PX2, РХ3, три датчика поперечных сил PY1, PY2, РY3 и три датчика вертикальных сил PZ1, PZ2, PZ3) поступают на ЭВМ, которая вычисляет действующие на буксируемую модель силы и моменты по алгоритмамThe device operates as follows. When the towing truck 1 moves in the channel of the test basin 10 on the
PХ=PX1+PX2+PХ3 P X = P X1 + P X2 + P X3
РY=PY1+РY2+РY3 P Y = P Y1 + P Y2 + P Y3
PZ=PZ1+PZ2+PZ3 P Z = P Z1 + P Z2 + P Z3
, ,
, ,
гдеWhere
PX, PY, PZ, MX, MY, MZ - силы и моменты, действующие на модель относительно осей X, Y, Z системы, связанной с каналом опытового бассейна;P X , P Y , P Z , M X , M Y , M Z - forces and moments acting on the model relative to the axes X, Y, Z of the system associated with the channel of the experimental pool;
Pxi, РYi, PZi - составляющие продольной, поперечной и вертикальной сил, измеряемые динамометрами 4, 5, 6;P xi , P Yi , P Zi - components of the longitudinal, transverse and vertical forces, measured by
Xi, Yi, Zi - координаты измерительной оси соответствующего датчика 1-го динамометра относительно системы координат X, Y, Z.X i , Y i , Z i - coordinates of the measuring axis of the corresponding sensor of the 1st dynamometer relative to the coordinate system X, Y, Z.
Испытания модели 9 в ледовом опытовом бассейне и измерение сил и моментов проводятся на нескольких режимах движения буксировочной тележки 1 по скорости. Для проведения новой серии испытаний, например, с некоторым углом дрейфа модели, буксировочная тележка с испытуемой моделью выводится из рабочего участка бассейна. Намораживается новое ледовое поле. Разворачивают модель 9 относительно 3-опорной установки на заданный угол, предварительно отсоединив плиту 7 от силопередающей плиты 8 (вывернув винты крепления, установленные в отверстиях 30). Угол разворота модели 9 отсчитывают по шкальной сетке 29 и закрепляют силопередающую плиту 8 с опорной плитой 7 винтами по отверстиям 30. Устройство готово к новой серии испытаний.Tests of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139261/11A RU2308397C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139261/11A RU2308397C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005139261A RU2005139261A (en) | 2007-06-27 |
RU2308397C2 true RU2308397C2 (en) | 2007-10-20 |
Family
ID=38314997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005139261/11A RU2308397C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2308397C2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103162934A (en) * | 2013-01-14 | 2013-06-19 | 中国特种飞行器研究所 | Novel hydrodynamic test high-speed trailer |
CN103162933A (en) * | 2012-11-20 | 2013-06-19 | 中国特种飞行器研究所 | Novel guide wheel device of hydrodynamic test trailer |
CN103344993A (en) * | 2013-07-24 | 2013-10-09 | 南通力威机械有限公司 | Winch type towrope testing system |
RU2538444C2 (en) * | 2013-04-29 | 2015-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Dynamometer of underwater design |
RU2737238C1 (en) * | 2020-07-10 | 2020-11-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Laboratory plant for river stream modeling |
RU2765260C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Method for laboratory studies of river flows in the civil works area |
RU218757U1 (en) * | 2023-03-29 | 2023-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | LABORATORY INSTALLATION FOR THE STUDY OF RIVER FLOWS IN THE AREA OF PLACEMENT OF CONSTRUCTION STRUCTURES |
-
2005
- 2005-12-15 RU RU2005139261/11A patent/RU2308397C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103162933A (en) * | 2012-11-20 | 2013-06-19 | 中国特种飞行器研究所 | Novel guide wheel device of hydrodynamic test trailer |
CN103162933B (en) * | 2012-11-20 | 2015-05-20 | 中国特种飞行器研究所 | Novel guide wheel device of hydrodynamic test trailer |
CN103162934A (en) * | 2013-01-14 | 2013-06-19 | 中国特种飞行器研究所 | Novel hydrodynamic test high-speed trailer |
CN103162934B (en) * | 2013-01-14 | 2015-05-27 | 中国特种飞行器研究所 | Novel hydrodynamic test high-speed trailer |
RU2538444C2 (en) * | 2013-04-29 | 2015-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Dynamometer of underwater design |
CN103344993A (en) * | 2013-07-24 | 2013-10-09 | 南通力威机械有限公司 | Winch type towrope testing system |
RU2737238C1 (en) * | 2020-07-10 | 2020-11-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Laboratory plant for river stream modeling |
RU2765260C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Method for laboratory studies of river flows in the civil works area |
RU218757U1 (en) * | 2023-03-29 | 2023-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | LABORATORY INSTALLATION FOR THE STUDY OF RIVER FLOWS IN THE AREA OF PLACEMENT OF CONSTRUCTION STRUCTURES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005139261A (en) | 2007-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2308397C2 (en) | Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin | |
KR101747178B1 (en) | Measuring instrument of expansion joint gap for narrow space | |
US10495533B2 (en) | Load transducer with lockup assembly | |
JPH05240601A (en) | Measuring instrument for determining displacement amount or preferably displacement amount of soil, rock or foundation soil or displacement amount of building | |
Xu et al. | Deflection estimation of bending beam structures using fiber bragg grating strain sensors | |
GB2528897A (en) | Low-profile load cell assembly | |
CN103247209A (en) | Experimental device for testing internal stress of constant strength beam and torsion combination beam with electric measurement method | |
RU2682085C1 (en) | Installation for spatial dynamometer of hinged agricultural machines and tools | |
US7348502B2 (en) | Counterbalance for a platform balance | |
RU2113373C1 (en) | Device for towing tests of ship model in model testing basin | |
CN110174206B (en) | Device and method for measuring three-dimensional total force for experiment | |
RU2247952C2 (en) | Dynamometer | |
KR200399594Y1 (en) | Instrument for measuring two dimensional deformation in tunnels | |
RU55963U1 (en) | TENZOMETRIC MOVEMENT SENSOR | |
RU145007U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SUPPORT REACTIONS | |
SU1415085A1 (en) | Device for measuring dynamic loads | |
RU2800400C1 (en) | Method for grading strain gauge pins of circular cross section for measuring horizontal force | |
SU901818A2 (en) | Pickup of object tilt angle in two mutually perpendicular planes | |
CN109443673A (en) | Deflection measuring apparatus and its measurement method | |
CN117213390B (en) | Bridge multi-monitoring index integrated measuring device and method | |
CN113959351B (en) | Omnibearing dynamic deformation test monitoring device | |
RU2808937C1 (en) | Method for determining absolute strains and stresses with mechanical strain gauge | |
CN114136776B (en) | Measurement and evaluation system and evaluation method for assembled steel-concrete beam connection structure | |
RU2518097C1 (en) | Method of multisupport weighing | |
RU55470U1 (en) | POWER MEASURING DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071216 |