RU2425344C1 - Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid - Google Patents

Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid Download PDF

Info

Publication number
RU2425344C1
RU2425344C1 RU2009145900/28A RU2009145900A RU2425344C1 RU 2425344 C1 RU2425344 C1 RU 2425344C1 RU 2009145900/28 A RU2009145900/28 A RU 2009145900/28A RU 2009145900 A RU2009145900 A RU 2009145900A RU 2425344 C1 RU2425344 C1 RU 2425344C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platform
model
axis
damping
inertia
Prior art date
Application number
RU2009145900/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Разумеенко (RU)
Юрий Васильевич Разумеенко
Анатолий Владимирович Ейбоженко (RU)
Анатолий Владимирович Ейбоженко
Владимир Михайлович Кодяков (RU)
Владимир Михайлович Кодяков
Андрей Вячеславович Родионов (RU)
Андрей Вячеславович Родионов
Мунзер Юссеф Юссеф (RU)
Мунзер Юссеф Юссеф
Александар Михайлович Сильян (RU)
Александар Михайлович Сильян
Original Assignee
Юрий Васильевич Разумеенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Васильевич Разумеенко filed Critical Юрий Васильевич Разумеенко
Priority to RU2009145900/28A priority Critical patent/RU2425344C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425344C1 publication Critical patent/RU2425344C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: device consists of model of vessel, of platform facilitating their free vibrations around stationary supports, instrumentation for measurement of angle of platform deviation from balanced position and record of its free vibrations in time upon deviation and of hydraulic tray. Models are rolled by means of the platform whereto they are attached from beneath. The platform is equipped with telescopic rods supporting on ends horizontal axis with bearings inserted into ends of telescopic rods of foundation structure resting on walls of the hydraulic tray. Level of hydraulic tray filling can be efficiently changed. Frequency of platform vibrations in air and water can be changed by changing length of platform and ballast suspension. Required results are obtained as difference between inertia moments and shock absorption of structure assembly in water with different frequencies and in air. ^ EFFECT: expanded functionality of device. ^ 4 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение принадлежит к лабораторным установкам, предназначенным для определения сил присоединенной инерции и демпфирования тел различной формы при их свободных затухающих колебаниях в жидкости. Оно рекомендуется для применения в судостроении и гидротехнике, связанной с расчетами качки судов и воздействием волн на стационарные морские сооружения.The proposed technical solution belongs to laboratory facilities designed to determine the forces of attached inertia and damping of bodies of various shapes with their free damped vibrations in a liquid. It is recommended for use in shipbuilding and hydraulic engineering related to the calculation of ship rolls and the impact of waves on stationary offshore structures.

Известен метод кренования судов в натурных условиях и их моделей в лабораторных условиях, в результате чего определяется их коэффициенты поперечной остойчивости kΘ,=gρVh, где V - водоизмещение судна (модели), а h - метацентрическая высота. Затем проводится раскачка судов или моделей и записывается процесс их бортовых затухающих колебаний (Справочник по теории корабля «Статика судов. Качка судов» т.2./ Под редакцией Я.И.Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985 г., с.417) - аналог 1. Недостаток этих методов в том, что они позволяют определить присоединенные моменты инерции λ44 и демпфирования λ44 только при бортовых колебаниях судна (моделей) вокруг продольной горизонтальной оси, проходящей через центр его масс, причем только на одной частоте. Однако известно, что они зависят от частоты колебаний (частоты волн). Кроме того, этот метод не позволяет определить присоединенную массу λ33 и демпфирующую силу µ33 при горизонтальном действии волны в борт. А они также нужны при расчете воздействия волны на морские сооружения и качки судов.There is a known method of vessel heeling under full-scale conditions and their models in laboratory conditions, as a result of which their transverse stability coefficients k Θ , = gρVh are determined, where V is the displacement of the vessel (model) and h is the metacentric height. Then the ships or models are rocked and the process of their onboard damped oscillations is recorded (Handbook of ship theory "Statics of ships. Ship pitching" vol. 2. / Edited by Y.I. Voitkunsky. - L .: Sudostroenie, 1985, p. 417) - analogue 1. The disadvantage of these methods is that they allow you to determine the attached moments of inertia λ 44 and damping λ 44 only with the onboard vibrations of the vessel (models) around a longitudinal horizontal axis passing through its center of mass, and only at one frequency. However, it is known that they depend on the oscillation frequency (wave frequency). In addition, this method does not allow to determine the attached mass λ 33 and the damping force µ 33 with the horizontal action of the waves in the side. And they are also needed when calculating the effects of waves on offshore structures and ship pitching.

Известен способ определения момента инерции модели судна, при котором оно подвешивается на гибком бифилярном тросике длиной l на воздухе, разворачивается на угол φ и отпускается (указанный выше справочник стр. 416). Под действием восстанавливающего момента модель совершает затухающие колебания, период которых т записывается. Момент инерции относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс G определяется по формуле Iyy=Izz=Pa2τ2/(4π2l), где Р=gM - сила тяжести модели, a - расстояние между осью OY и бифилярами. На бифилярах можно раскачивать модель и в поперечном направлении и определять момент ее инерции относительно уровня закрепления бифиляров - аналог 2. Но этот аналог не позволяет определять силы и моменты присоединенной инерции и демпфирования в жидкости, т.к. в воде сила тяжести модели P уравновешивается силами ее плавучести PA=gρV, при этом восстанавливающих моментов не возникает, а поэтому и собственная качка моделей невозможна. Однако при определенной модернизации этого технического решения оно может быть применено и при колебаниях тела в воде.A known method for determining the moment of inertia of a ship model, in which it is suspended on a flexible bifilar cable of length l in air, is rotated through an angle φ and released (the above reference page 416). Under the action of the restoring moment, the model performs damped oscillations, the period of which m is recorded. The moment of inertia about the vertical axis passing through the center of mass G is determined by the formula I yy = I zz = Pa 2 τ 2 / (4π 2 l), where P = gM is the model’s gravity and a is the distance between the OY axis and the bifilars. On bifilars, it is possible to swing the model in the transverse direction and determine the moment of its inertia relative to the level of fastening of the bifilars - analog 2. But this analog does not allow determining the forces and moments of the attached inertia and damping in the liquid, because in water, the gravity of the model P is balanced by the forces of its buoyancy P A = gρV, while there are no regenerative moments, and therefore the proper pumping of the models is impossible. However, with a certain modernization of this technical solution, it can be applied also with body vibrations in water.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для определения положения центра масс и моментов инерции крупногабаритных объектов [2]. Оно включает платформу - носитель этих объектов, которая подвешивается на 4 цепях. Эту платформу предварительно взвешивают и методами статической тарировки на цепях определяют положение ее центра масс, а затем по колебаниям - ее момент инерции. На платформу ставится и закрепляется исследуемый объект, проводится статическая тарировка платформы с объектом и определяется известными методами положение центра масс объекта. Далее платформу с объектом отклоняют и отпускают. Ее затухающие колебания записывают и по периоду этих колебаний определяют момент инерции платформы с объектом. Зная собственные массу и момент инерции платформы, известными методами определяют момент инерции исследуемого объекта-прототипа. Недостаток прототипа - испытания проводятся на воздухе и на одной частоте, и, кроме того, это устройство не приспособлено к определению моментов инерции тел в воде.Closest to the proposed technical solution is a device for determining the position of the center of mass and moments of inertia of large objects [2]. It includes a platform - the carrier of these objects, which is suspended on 4 chains. This platform is preliminarily weighed and the methods of static calibration on the chains determine the position of its center of mass, and then by the fluctuations - its moment of inertia. The studied object is placed and fixed on the platform, a static calibration of the platform with the object is carried out, and the position of the center of mass of the object is determined by known methods. Next, the platform with the object is rejected and released. Its damped oscillations are recorded and the moment of inertia of the platform with the object is determined by the period of these oscillations. Knowing the intrinsic mass and moment of inertia of the platform, the known methods determine the moment of inertia of the prototype object under study. The disadvantage of the prototype is that tests are carried out in air and at the same frequency, and, in addition, this device is not adapted to determine the moments of inertia of bodies in water.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей известных технических решений. Указанная цель достигается тем, что в известных технических решениях, включающих модель судна или другого тела, платформу для обеспечения их собственных колебаний вокруг неподвижных опор, аппаратуру для измерения угла отклонения платформы от равновесного положения и записи свободных ее колебаний во времени после отклонения и гидролоток, платформа выполнена в виде жесткой рамы, например, из металлических угольников, снабжена тарировочными грузами, к ней под разными углами снизу крепится модель, от рамы вертикально верх отходят 2 прочных раздвижных штанги, выполненных, например, из вложенных друг в друга п-образных профилей, нижние концы которых прочно, например, на сварке, соединены с рамой, а верхние - жестко соединены с осью, вместе с которой сама платформа с тарировочными грузами, вместе с моделью или еще с дополнительно принятыми грузами может колебаться в подшипниках на концах этой оси, вставляемых в специальные гнезда (концевики), располагающихся в фундаментной конструкции, каждая штанга платформы подкреплена укосами, придающими им устойчивость, фундаментальная конструкция опирается на стенки гидролотка или на собственные основания, от каждого опорного основания отходят вертикально вверх раздвижные штанги, например, из вложенных друг в друга п-образных профилей, подкрепленные укосами, верхняя часть раздвижных штанг имеет концевики, в которые вставляются подшипники качения или другого типа для оси платформы, обе части фундаментальной конструкции соединены, например, на болтах разъемными связями длиной, соответствующей ширине гидролотка, при этом гидролоток имеет смотровые окна и выполнен с возможностью оперативно изменять уровень затопления для обеспечения заданного уровня погружения модели в воду при ее подвеске к платформе.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of known technical solutions. This goal is achieved by the fact that in known technical solutions, including a model of a vessel or other body, a platform for providing their own vibrations around fixed supports, equipment for measuring the angle of deviation of the platform from its equilibrium position and recording its free vibrations in time after deflection and hydrotracks, the platform made in the form of a rigid frame, for example, of metal squares, equipped with calibration weights, a model is attached to it at different angles from the bottom, 2 strong sliding rods made, for example, of n-shaped profiles inserted into each other, the lower ends of which are firmly, for example, welded, connected to the frame, and the upper ends are rigidly connected to the axis, with which the platform itself with calibration weights, together with model or with additionally accepted loads can fluctuate in bearings at the ends of this axis, inserted into special sockets (limiters) located in the foundation structure, each platform bar is supported by slopes that give them stability, fundamental con the structure rests on the walls of the hydraulic tray or on its own bases, sliding rods extend vertically upward from each supporting base, for example, from n-shaped profiles inserted into each other, supported by slopes, the upper part of the sliding rods has end pieces into which rolling bearings or other types are inserted for the platform axis, both parts of the fundamental structure are connected, for example, by bolts with detachable connections with a length corresponding to the width of the hydrohole, while the hydrohole has viewing windows and is made with NOSTA quickly change the level of flooding to provide a predetermined level of immersion in the water model during its suspension to the platform.

На фиг.1 показан возможный вариант предлагаемого устройства. Оно включает:Figure 1 shows a possible variant of the proposed device. It includes:

- гидролоток 1 с прозрачными смотровыми окнами 2 и системами их осушения и заполнения на необходимый уровень (не показаны);- hydrowell 1 with transparent inspection windows 2 and systems for draining and filling them to the required level (not shown);

- испытуемую модель 3, имеющую в своем составе приспособление для прикрепления снизу к платформе (не показано).- test model 3, incorporating a device for attaching from below to the platform (not shown).

- платформу, состоящую из жесткой рамы 4, сваренной из угольников, раздвижных штанг 5, выполненных, например, из вложенных друг в друга n-образных профилей, которые жестко нижними концами соединены, например, на сварке, с основанием платформы 4, подкреплены укосами 6 и перевязаны между собой перемычками 7, а верхними жестко соединены с горизонтальной осью 8, на ее концах закрепляются подшипники качения или призмы, на которых платформа качается в концевиках фундаментной конструкции, внутри рамы из угольников стационарно устанавливается тарировочное устройство, состоящее из тарировочных грузов mT, перемещаемых в поперечном направлении по направляющей, кроме того, предусматривается прием на платформу дополнительных грузов (не показано);- a platform consisting of a rigid frame 4, welded from squares, sliding rods 5, made, for example, of n-shaped profiles inserted into each other, which are rigidly connected with the lower ends, for example, to the base of the platform 4, supported by slopes 6 and are tied together by jumpers 7, and the upper ones are rigidly connected to the horizontal axis 8, rolling bearings or prisms are fixed at its ends, on which the platform swings in the ends of the foundation structure, inside the frame from the squares, the gauges are stationary chnoe device consisting of calibration loads m T, moved laterally along the rail, in addition, provides a platform for the reception of additional weights (not shown);

- фундаментную конструкцию, состоящую из 2-х оснований 11, из швеллера или n-профиля, опирающихся на стенки гидролотка (или на собственный фундамент), 2 раздвижных штанг 12, выполненных из вложенных друг в друга п-образных профиля, приваренных к основаниям и имеющих в верхних частях концевики 13, в которые после сборки вставляются и фиксируются опорные основания призм на оси или подшипники качения 8, при этом штанги 12 подкреплены укосами 13, а две части фундаментной конструкции соединяются на болтах перемычками 15;- a foundation structure consisting of 2 bases 11, from a channel or n-profile, resting on the walls of the hydraulic tray (or on its own foundation), 2 sliding rods 12, made of n-shaped profiles inserted into each other, welded to the bases and having ends 13 in the upper parts, into which, after assembly, the supporting bases of the prisms are inserted and fixed on the axis or rolling bearings 8, while the rods 12 are supported by slopes 13, and two parts of the base structure are bolted by jumpers 15;

- измерительный блок угловых колебаний платформы 10, присоединяемый к ее оси 8 и раздвижной штанге фундамента.- measuring block of angular oscillations of the platform 10, attached to its axis 8 and the sliding rod of the foundation.

Две части фундаментной конструкции соединяются на болтах перемычками 14.Two parts of the foundation structure are bolted by jumpers 14.

Предложенное устройство собирается и тарируется следующим образом:The proposed device is assembled and calibrated as follows:

1. Монтируется фундаментная конструкция: вначале на стенки гидролотка устанавливаются ее опорные части 11 со штангами 12, укосами 14 и соединяются перемычками 15.1. The foundation design is mounted: first, its supporting parts 11 with rods 12, slopes 14 and are connected by jumpers 15 are installed on the walls of the hydrohole.

2. Назначается высота подъема концевиков 13.2. Assigned to the lifting height of the trailer 13.

3. Назначается высота подъема оси 8 в раздвижных штангах 4 платформы.3. The lifting height of the axis 8 in the sliding rods 4 of the platform is assigned.

4. Платформа в сборе взвешивается, определяется ее масса mпл, после чего она своими подшипниками 9 вставляется в концевики 13.4. The platform assembly is weighed, its mass m pl is determined, after which it is inserted into the end caps 13 with its bearings 9.

5. К оси платформы присоединяется измеритель [10] углов ее наклонения и закрепляется на штанге 12.5. A meter [10] of the angles of its inclination is attached to the axis of the platform and is fixed on the rod 12.

6. Производится статическая тарировка платформы. С этой целью тарировочные грузы, находящиеся в исходном положении посередине платформы, перемещаются на расстояния b1, b2, b3 от середины и фиксируются углы крена Θ1, Θ2, Θ3. Создаваемый кренящий момент сравнивается с восстанавливающим и находится удаление центра масс платформы от оси подвеса для разных bi 6. Static calibration of the platform is performed. For this purpose, calibration weights, which are in the initial position in the middle of the platform, are moved at distances b 1 , b 2 , b 3 from the middle and the bank angles Θ 1 , Θ 2 , Θ 3 are fixed. The generated heeling moment is compared with the restoring one and the distance of the center of mass of the platform from the suspension axis is found for different b i

Figure 00000001
и находится их математическое ожидание (lG). Измерив удаление основания платформы от оси подвеса l, находят удаление yG платформы от ее основания λG=l-lG.
Figure 00000001
and their mathematical expectation (l G ) is found. By measuring the distance of the base of the platform from the axis of the suspension l, find the distance y G of the platform from its base λ G = ll G.

7. Определяется момент инерции собственно платформы относительно оси вращения. С этой целью вначале тарировочный груз выставляется в исходное положение, при котором крен Θ=0, затем платформа отклоняется и отпускается. Ее затухающие колебания типа фиг.2 записываются измерительным устройством.7. The moment of inertia of the platform proper relative to the axis of rotation is determined. To this end, first the calibration load is set to its initial position, at which the roll Θ = 0, then the platform is deflected and released. Its damped oscillations of the type of FIG. 2 are recorded by a measuring device.

Эти колебания идентифицируются дифференциальным уравнением физического маятникаThese oscillations are identified by the differential equation of the physical pendulum

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
; кг м2 - момент инерции платформы на воздухе относительно оси подвеса;Where
Figure 00000003
; kg m 2 - the moment of inertia of the platform in air relative to the suspension axis;

Figure 00000004
- коэффициент момента сил трения платформы на воздухе;
Figure 00000004
- coefficient of the moment of friction forces of the platform in air;

Figure 00000005
- восстанавливающий момент;
Figure 00000005
- restoring moment;

Уравнение (1) приводится к стандартному видуEquation (1) is reduced to the standard form

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
- квадрат частоты собственных колебаний платформы без учета трения;Where
Figure 00000007
- the square of the natural frequency of the platform without taking into account friction;

Figure 00000008
- коэффициент относительного демпфирования.
Figure 00000008
- coefficient of relative damping.

По кривой затухающих колебаний известными методами (Справочник по теории корабля «Статика судов. Качка корабля» т.2./ Под редакцией Я.И.Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985, с.417) находятся период колебаний и логарифмический коэффициент их затухания. Поскольку на воздухе затухание пренебрежимо мало и

Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
According to the curve of damped oscillations by known methods (Reference on the theory of the ship "Statics of ships. Ship pitching" vol. 2. / Edited by Y.I. Voytkunsky. - L .: Sudostroenie, 1985, p.417) are the oscillation period and their logarithmic coefficient attenuation. Since the attenuation in air is negligible and
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011

После выполнения этого этапа предлагаемое устройство готово к работе. Работает предлагаемое устройство по назначению следующим образом:After completing this step, the proposed device is ready for operation. The proposed device for the purpose as follows:

1. Взвешивается модель и определяется известными методами положение ее центра масс по длине и высоте.1. The model is weighed and the position of its center of mass along the length and height is determined by known methods.

2. Модель присоединяется снизу к платформе и приводится на воздухе статическая тарировка платформы вместе с моделью. Для создания большего угла крена в дополнение к штатному тарировочному грузу может быть применен дополнительный в виде вынесенного за пределы гидролотка через блок на тросике дополнительных грузов или дополнительно загружаемого на платформу балластных грузов m0, которые после кренования остаются внутри платформы, не создавая крена. В результате может быть определен коэффициент восстанавливающего момента платформы вместе с моделью

Figure 00000012
. Из этого выражения находится удаление от оси вращения центра масс платформы вместе с моделью и может быть сделана дополнительная оценка положения по высотке центра масс модели.2. The model is attached from below to the platform and the static calibration of the platform with the model is given in the air. In order to create a larger roll angle, in addition to the standard calibration load, an additional load can be applied in the form of an outboard hydroloader through the block on the cable for additional loads or additionally loaded on the platform ballast weights m 0 , which after tilting remain inside the platform without creating a roll. As a result, the recovery factor of the platform can be determined together with the model
Figure 00000012
. From this expression, we find the distance from the rotation axis of the center of mass of the platform along with the model, and an additional estimate of the position along the height of the center of mass of the model can be made.

3. Платформа с моделью на воздухе отклоняется на угол |Θ|≤15° и отпускается. Ее затухающие колебания записываются и по изложенной выше методике определяются суммарный момент инерции платформы с моделью и коэффициент воздушного сопротивления (демпфирования) и трения. С точки зрения экономии времени на проведение серии экспериментов с моделью в воде целесообразно предварительно провести серию экспериментов по качке платформы с моделью на разных длинах телескопических штанг и построить зависимость

Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
.3. The platform with the model in the air deviates at an angle | Θ | ≤15 ° and is released. Its damped oscillations are recorded and, according to the method described above, the total moment of inertia of the platform with the model and the coefficient of air resistance (damping) and friction are determined. From the point of view of saving time for conducting a series of experiments with a model in water, it is advisable to preliminarily conduct a series of experiments on rolling the platform with the model at different lengths of telescopic rods and build a relationship
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
.

4. Модель с помощью раздвижных штанг устанавливается на заданный в гидролотке уровень, на котором должна находиться ее ватерлиния. После этого гидролоток заполняется водой до указанного уровня.4. The model with the help of sliding rods is installed at the level specified in the hydrohole, at which its waterline should be. After that, the hydraulic tray is filled with water to the specified level.

5. Производится статическая тарировка платформы с моделью в воде и определяется суммарный восстанавливающий момент от остойчивости нагрузки платформы, а также остойчивости формы модели от ее наклонения на угол Θ при наклонении платформы

Figure 00000016
.5. Static calibration of the platform with the model in water is carried out and the total recovery moment from the stability of the platform load, as well as the stability of the model form from its inclination by an angle определяется when the platform is inclined, is determined
Figure 00000016
.

6. После этого платформа с моделью вручную отклоняется на угол Θ и отпускается. Ее затухающие колебания измеряются и записываются на регистрирующей аппаратуре, например компьютере.6. After that, the platform with the model is manually deflected by the angle отпуск and released. Its damped oscillations are measured and recorded on recording equipment, such as a computer.

Эти колебания идентифицируются уравнениемThese oscillations are identified by the equation

Figure 00000017
Figure 00000017

Оно приводится к аналогичному (2) видуIt is reduced to a form similar to (2)

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
- частота собственных колебаний платформы с моделью без сопротивления;Where
Figure 00000019
- natural frequency of the platform with the model without resistance;

Figure 00000020
- коэффициент относительного демпфирования всей системы.
Figure 00000020
- coefficient of relative damping of the entire system.

Используя кривую затухающего процесса, аналогичную фиг.2, но с большей степенью затухания по методике, изложенной в [3], по периоду τ и декременту затухания находят частоту

Figure 00000021
Using the curve of the damping process, similar to figure 2, but with a greater degree of damping according to the method described in [3], by the period τ and the decrement decrement find the frequency
Figure 00000021

Тогда

Figure 00000022
Then
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Вычитая из этих значений величины, свойственные только платформе с моделью на воздухе, можно найти чисто для модели значения

Figure 00000024
и
Figure 00000025
. Поскольку известно, что в жидкости и зависят от частоты и амплитуды колебаний, то колебания платформы с моделью необходимо производить на разных длинах ее подвеса и с разными балластными грузами mб.Subtracting from these values the values that are characteristic only of a platform with a model in the air, we can find purely for the model the values
Figure 00000024
and
Figure 00000025
. Since it is known that in a liquid they depend on the frequency and amplitude of oscillations, the platform with the model must be oscillated at different lengths of its suspension and with different ballast weights m b .

Частота колебаний

Figure 00000026
Oscillation frequency
Figure 00000026

где lб - удаление центра масс дополнительного балласта от оси подвеса;where l b is the removal of the center of mass of the additional ballast from the axis of the suspension;

Figure 00000027
- удаление от оси подвеса центра масс всего комплекса. Рекомендуется вариацией длин подвески платформы и балласта добиться достаточно широкого диапазона частот (периодов) колебаний модели и построить функциональную зависимость
Figure 00000028
Figure 00000029
. Вычитая из этих суммарных зависимостей аналогичные зависимости по п.3 на воздухе при одинаковых частотах получают искомые зависимости присоединенного момента
Figure 00000030
и коэффициента демпфирования
Figure 00000031
.
Figure 00000027
- removal from the suspension axis of the center of mass of the entire complex. It is recommended that by varying the suspension lengths of the platform and ballast, a sufficiently wide range of frequencies (periods) of model oscillations is achieved and a functional dependence is constructed
Figure 00000028
Figure 00000029
. Subtracting from these total dependencies similar dependencies according to claim 3 in air at the same frequencies, we obtain the desired dependences of the attached moment
Figure 00000030
and damping coefficient
Figure 00000031
.

Учитывая малую кривизну траектории, по которой качается модель с платформой, от определенных присоединенных моментов инерции

Figure 00000032
и демпфирования N
Figure 00000033
модели, можно перейти к силам присоединенной инерции и демпфированияGiven the small curvature of the trajectory along which the model with the platform sways, from certain attached moments of inertia
Figure 00000032
and damping N
Figure 00000033
models, we can go to the forces of attached inertia and damping

Figure 00000034
Figure 00000035
где λпΣ - суммарное удаление от оси подвеса центра плавучести модели. В последующем можно уже перейти к безразмерным коэффициентам k
Figure 00000036
и r
Figure 00000037
.
Figure 00000034
Figure 00000035
where λ pΣ is the total distance from the suspension axis of the center of buoyancy of the model. Subsequently, we can already pass to the dimensionless coefficients k
Figure 00000036
and r
Figure 00000037
.

Предложенное устройство существенно расширяет возможности способа свободных затухающих колебаний и по отношению к известным техническим решениям обладает целым рядом положительных преимуществ:The proposed device significantly expands the possibilities of the method of free damped oscillations and in relation to the known technical solutions has a number of positive advantages:

1. Оно снимает ограничение способа свободных затухающих колебаний и позволяет определять присоединенные массы и коэффициенты демпфирования на разных частотах, а не на одной собственной.1. It removes the limitation of the method of free damped oscillations and allows you to determine the attached masses and damping coefficients at different frequencies, and not on one eigenvalue.

2. При применении методики [3] обработки результатов предложенное устройство будет давать результаты, адекватные устройствам вынужденных колебаний, отличаясь от него простотой и дешевизной.2. When applying the methodology [3] for processing the results, the proposed device will give results that are adequate to the devices of forced oscillations, differing from it in simplicity and low cost.

3. Оно обладает универсальностью, т.к. позволяет к платформе крепить разные модели, причем под разными углами, и определять коэффициенты присоединенных масс и демпфирования для бортовой и килевой качки.3. It has versatility, because allows you to attach different models to the platform, and at different angles, and determine the coefficients of the attached masses and damping for rolling and pitching.

4. Позволяет имитировать в эксперименте угол волнового склона

Figure 00000038
, где A0 - амплитуда волны, а λ - ее длина. Например, на 5 баллах средняя амплитуда A0=1,4 м, а длина 45 м. Для нее αBC=0,195 рад=11° 2.4. Allows you to simulate the angle of the wave slope in the experiment
Figure 00000038
where A 0 is the amplitude of the wave, and λ is its length. For example, at 5 points, the average amplitude is A 0 = 1.4 m, and the length is 45 m. For her, α BC = 0.195 rad = 11 ° 2.

Если удаление модели (не платформы) от оси подвеса 1,6 м, отклонение модели от вертикали равновесия должно быть 0,31 м, подвсплытие модели составит 3 см.If the distance of the model (not the platform) from the suspension axis is 1.6 m, the deviation of the model from the vertical of equilibrium should be 0.31 m, the sub-float of the model will be 3 cm.

5. Условия обтекания модели в условиях ее качения более отвечают реальности по сравнению с измерением сил и моментов на закрепленной модели.5. The flow conditions around the model under the conditions of its rolling more correspond to reality in comparison with the measurement of forces and moments on a fixed model.

Все это позволяет считать, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию существенного положительного эффекта.All this allows us to assume that the proposed technical solution meets the criterion of a significant positive effect.

Оно отвечает также критерию технической реализуемости, т.к. для его изготовления используются известные и недефицитные детали.It also meets the criterion of technical feasibility, because known and non-deficient parts are used for its manufacture.

Патентный поиск не выявил подобного технического решения. Поэтому оно отвечает критерию патентной новизны.Patent search did not reveal such a technical solution. Therefore, it meets the criteria of patent novelty.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Справочник по теории корабля «Статика судов. Качка корабля» т.2/ Под редакцией Я.И.Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985, стр.417-419.1. Guide to the theory of the ship "Statics of ships. Ship pitching ”Vol. 2 / Edited by Y.I. Voytkunsky. - L .: Shipbuilding, 1985, pp. 417-419.

2. Беляков О.А. «Определение моментов инерции крупногабаритных тел по колебаниям в упругом подвесе. Диссертация на соискание учетной степени кандидата физико-математических наук. - М.: МГУ им. М.В.Ломоносова, 2003.2. Belyakov O.A. “Determination of the moments of inertia of large bodies by vibrations in an elastic suspension. The dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences. - M.: Moscow State University. M.V. Lomonosova, 2003.

3. Разумеенко Ю.В. Вопросы переноса гидродинамических коэффициентов, определенных методами затухающих колебаний, на колебания вынужденные или воздействие волн на подводные технические объекты. - М.: Изд. АН. «Механика твердого тела» №1, 1993.3. Razumeenko Yu.V. The issues of transfer of hydrodynamic coefficients, determined by the methods of damped oscillations, to forced oscillations or the effect of waves on underwater technical objects. - M.: Publishing. AN "Mechanics of a solid body" No. 1, 1993.

Claims (1)

Устройство для определения сил присоединенной инерции и демпфирования тел методами их свободных затухающих колебаний в жидкости, включающее модель судна или другого тела, платформу для обеспечения их собственных колебаний вокруг неподвижных опор, аппаратуру для измерения угла отклонения платформы от равновесного положения и записи свободных ее колебаний во времени после отклонения и гидролоток, отличающееся тем, что платформа выполнена в виде жесткой рамы, например из металлических угольников, снабжена тарировочными грузами, к ней под разными углами снизу крепится модель, от рамы вертикально верх отходят две прочные раздвижные штанги, выполненные, например, из вложенных друг в друга п-образных профилей, нижние концы которых прочно, например на сварке, соединены с рамой, а верхние - жестко соединены с осью, вместе с которой сама платформа с тарировочными грузами вместе с моделью или еще с дополнительно принятыми грузами может колебаться в подшипниках на концах этой оси, вставляемых в специальные гнезда (концевики), располагающиеся в фундаментной конструкции, каждая штанга платформы подкреплена укосами, придающими им устойчивость, фундаментальная конструкция опирается на стенки гидролотка или на собственные основания, от каждого опорного основания отходят вертикально вверх раздвижные штанги, например, из вложенных друг в друга п-образных профилей, подкрепленные укосами, верхняя часть раздвижных штанг имеет концевики, в которые вставляются подшипники, установленные на оси платформы, обе части фундаментальной конструкции соединены, например, на болтах разъемными связями длиной, соответствующей ширине гидролотка, при этом гидролоток имеет смотровые окна и выполнен с возможностью оперативно изменять уровень затопления для обеспечения заданного уровня погружения модели в воду при ее подвеске к платформе. A device for determining the forces of attached inertia and damping of bodies by methods of their free damped oscillations in a liquid, including a model of a vessel or other body, a platform for providing their own vibrations around fixed supports, equipment for measuring the angle of deviation of the platform from its equilibrium position and recording its free oscillations in time after deviation and a hydroflow, characterized in that the platform is made in the form of a rigid frame, for example of metal squares, equipped with calibration weights, the model is attached at different angles from below, two strong sliding rods extending vertically from the frame, made, for example, from n-shaped profiles nested into one another, the lower ends of which are firmly connected, for example by welding, to the frame, and the upper ends are rigidly connected to axis, together with which the platform itself with calibration weights together with the model or with additionally accepted weights can oscillate in bearings at the ends of this axis, inserted into special sockets (limit switches) located in the foundation structure, each unit the platform is supported by slopes that give them stability, the fundamental structure is supported by the walls of the hydrowell or on its own bases, sliding rods extend vertically upward from each supporting base, for example, from u-shaped profiles inserted into each other, supported by slopes, the upper part of the sliding rods has the ends into which the bearings mounted on the axis of the platform are inserted, both parts of the fundamental structure are connected, for example, on bolts by detachable bonds with a length corresponding to the width gidrolotka, wherein gidrolotok has a viewing window, and configured to operatively change the level of flooding to provide a predetermined level of immersion in the water model during its suspension to the platform.
RU2009145900/28A 2009-12-10 2009-12-10 Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid RU2425344C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145900/28A RU2425344C1 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145900/28A RU2425344C1 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425344C1 true RU2425344C1 (en) 2011-07-27

Family

ID=44753655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009145900/28A RU2425344C1 (en) 2009-12-10 2009-12-10 Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425344C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737031C1 (en) * 2019-11-11 2020-11-24 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Method of assessing effect of air on damping structural vibrations

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕЛЯКОВ О.А. Определение моментов инерции крупногабаритных тел по колебаниям в упругом подвесе. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. - М.: МГУ им. М.В.Ломоносова, 2003. Справочник по теории корабля «Статика судов. Качка корабля». Т.2./ Под ред. Я.И.Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985, стр.417-419. РАЗУМЕЕНКО Ю.В. Вопросы переноса гидродинамических коэффициентов, определенных методами затухающих колебаний, на колебания вынужденные или воздействие волн на подводные технические объекты. - М.: Изд. АН. «Механика твердого тела», №1, 1993. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737031C1 (en) * 2019-11-11 2020-11-24 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Method of assessing effect of air on damping structural vibrations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101202190B1 (en) Displacement measure device
Chandrasekaran et al. Dynamic response of offshore triceratops: numerical and experimental investigations
WO2023151235A1 (en) Submerged floating tunnel full hydroelasticity response model test device and method
CN112683320A (en) Three-degree-of-freedom airworthiness instrument experiment platform
RU2425344C1 (en) Device for determination of forces of added inertia and damping bodies by method of their free damping vibrations in liquid
RU2667434C1 (en) Method of testing ship hull models
Grammatikopoulos et al. The design and commissioning of a fully elastic model of a uniform container ship
RU2425343C1 (en) Device for determination of connected weight, inertia moments and damping of models of vessels by methods of their free oscillations in liquid
CN210533641U (en) Bridge deflection measuring device
CN111504583A (en) Rail transit model testing device
CN102114898B (en) Mass distribution adjusting device for buoy model
RU2112689C1 (en) Experimental tank for testing models of sea engineering structures
CN112706895A (en) Ship inclination test device
RU2700833C1 (en) Seismic platform
RU2352493C1 (en) Poolvoir to test ship models, primarily, in ice conditions
RU2279654C1 (en) Method and device for testing model of marine engineering structure
JPH06174632A (en) Marine real environment tester
Krata Linear characteristics of the sloshing phenomenon for the purpose of on-board ship's stability assessment
RU2168438C2 (en) Device for conducting towing testes of drilling platform model in model testing basin
CN109269630A (en) A kind of underwater ultrasound suspension field measurement device and application method
RU83480U1 (en) INSTALLATION FOR TESTING THE STABILITY OF MARINE HYDROTECHNICAL STRUCTURES
RU2797939C1 (en) Stand for simulating horizontal impact and vibrational movements of ice cover
RU2149409C1 (en) Method for investigation of internal waves in layers with varying density gradient from board the drifting ship
CN111829911B (en) Performance measuring device for filling leveling layer on floating ground
Van-Johnson Numerical and Experimental Investigation of Ribbon Floating Bridges