SU866430A1 - Устройство дл исследовани аэроупругости высоких строительных сооружений - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙС ВО /ЩЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОУПРУГОСТИ, ВЫССЯКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

t

Изобретение относитс  к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано при испытани х моде лей высоких сооружений (типа телебашен, ма ков, дымовых труб и т.п.) в.потоке воздуха, когда вектор скорости потока перпендикул рен вертикальной оси сооружени .

Известно устройство дл  исследовани  устойчивости и прочности крупноразмерных конструкций - св зки плотов, которое содержит геометршчески поденную натурному изделию модель и рычаг, привод щий в движение модель путем вращени  его вокруг оси в бассейне с водой DJ.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает моделирование натурных аэроупругих колебаний высоких строительных сооружений по числам Рейнольдса (Яе), Коши (Са), Струхап  ( Sli ), числу гомохропности (Г) и декреминату ( с) затухани  колебаний в материале модели.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  исследовани  аэроупругих высоких строительных сооружений, содержащее помешенную в поток аэродинамической установки геометрически подобную нйтурному сооружению- (основную) модель, котора  выполнена в виде пр мого пилинд- ра с измен емой формой в плане Г2.

Устройство позвол ет исследовать аэроto упругие колебани  строительной конструкции в потоке воздуха в зависимости от заданной формы его модели.

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает моде  15 рование пб числам Рейнольдса, Коши, Струхал , гомохронности и декременту затухани , особенно при испытани х особо высоких строительных сооружений высотою, ЗОО М и выше.

20

Claims (2)

1. При испытани х такого рдда сооружений в аэродинамических установках модели составл ют мене 0,О1 размера натурного объекта, .что привод1гг к невоспроизведению HHepyHOHHbix (массовых) и жесткостных характеристик строительной конструкции и искажению законов их аэроупругих колебаний в потоке. Цель изобретени  - обеспечение моделировани  инерционных и жесткостных характеристик при колебани хсооружени  в потоке на модел х масштаба 0,01 и менее , а также обеспечение моделировани  плоских форм иэгибных колебаний сооружений и устранение вли ни  немоделируемых аэроупругих нагрузок.. Поставленна  цель -достигаетс  тем, что устройство дл  исследовани  аэроупругости высоких строительных сооружеНИИ , содержащее помещенную в поток установки геометрически подобную натурному сооружению основную модель, снабжено дополнительной моделью, размещенной вне потока и равной по высоте основной модели и соединенной с ней системой т г, снабженных шарнирами в местах их заделки в модел х, при этом формы поперечных сечений дополнительной мо дели подобны в каждом сечении формам исследуемого сооружени . Кроме того, дополнительна  модель размеи(ена внутри обтекател , в котором выполнены окна дл  системы т г. Модели снабжены системой ма тниковой подвески, выполненной в виде траверс и щарнйрно св занных с ними и модел ми параллель5П|1х стержней. На фиг, 1 дана схема устройства, вид в плане; на фиг. 2 - схема выполнени  системы ма тниковой подвески моделей; на фкг. 3 - пример размещени  устройства в аэродинамической установке; на . фиг, 4 - сечение А-А на фиг. 3. Устройство состоит из двух моделейосновной 1 и дополнительной 21. Основна  модель 1 размещена в потоке воздуха с вектором скорости (н.п.) 3, а дополнительна  модель 2 - в обтекателе 4 выполненном, например, разъемным ( в ввде отдельных частей). Модели 1 и 2 объединены в единую механическую систе му с помощью жестких т г 5 и шарниров 6. Шарниры 6 установлены в окнах 7 моделей 1 и 2. Т ги 5 пропущены через окна 8 в обтекателе 4. Основани  мо делей 1 и 2 и обтекател  4 заделаны в плите 9. Посредством р да трмверс lO-f, 10/1, 10..,, св занных со стержн ми 11 ll-J шарнирами 12, 3.2, 12,j... модели 1 и 2 подвешены как на ма тн ках , что обеспечивает их колебани  в пло скости, нормальной направлению потока 3 ( н.п.), и разгружает от действи  лобовых сил (фиг. 2). Плита 9 совместно с модел ми 1 и 2, обтекателем 4 и системами т г 5 и ма тниковой подвески 10, 11 и 12 размешаетс  внутри аэродинамической установки, например роторной трубы. Труба: выполнена в видд, например, газогольдера 13 высокого (фиг. 3 и 4), в котором размещена осесимметрично ему цилинцрическа  оболочка 14, приводима  во вращение приводом 15. Плита 9 закрепл етс  в газогольдере 13 так, чтобы ось обтекател  4 совпадала с осью вращени  цилиндрической оболочки 14. Шарниры 6 и 12 дл  обеспечени  в них минимального трени  выполнены, например, упругими . Основани  1 и дополнительна  2 модели изготовлены из материала-с декрементом затуулни  колебаний в нем, равным декременту затухани  колебаний в материале натурного сооружени . Внещние « внутре1шие обёоды, в поперечных сечени х дополнительной модели 2 шлполнены топологически подобными натурным сечени м исследуемого сооружени , т.е. выполнены в двух различных масштабах изменени  длин. Так, например , дл  натурной дымовой трубы масштабы изменени  радиусов в поперечных сечени хдополнительной модели 2 задаютс  следующими соотношени ми где R и г, -внешний и внутренний радиусы дополнительной модели 2 на высоте и О; -внешние радиусы натурной трубы на высотах fl т О и Н О- соответственно; .o г гасштаб изменени  длин основной модели 1; Ч, - функции высоты fl О дополнительной модели 2 )PN-«4i - -54 . М р1, г €-ii-:.i eafSaaSfepHaH погонна  мас- сова  плотность в поперечном сечении натурной трубы на высоте Н t О:, ЕЗкчн ErL р:- безразмерна  жесткость н изгиб в поперечном сечени натурной трубы на высоте И О относительно оси XX - безразмерный внешний радиу;с в поперечном сечении натурной на высоте Н 6Г 4{у Vo значени  функций М и V на высоте И f О ( а-, V -Й Яао) 0 10 ft ао о-«1о -( (fl: Я,-Г.,„- толщина стенки трубы доQO иО J.„ полнитепьной модели 2 на высоте К О; «- fe° частное от делени  внешне го радиуса в поперечном сечении дополнительной мо дели 2 к одноименному радиусу основной модели 1 н высоте Н О. Индексами здесь обозначены значени  натуры, м-модели, 1-основной модели 2- дополнительной модели, О- поперечного сечени  на высоте . Устройство работает следующим образом . В гаэогольдер 13 подаетс  воздух под заданным давлением (д атм), создава  в полости между обтекателем 4 и оболочкой 14 необходимую дл  обеспечени  подоби  плотность. Оболочка 14 приводитс  во вращение с помощью двигател  15, размещенного внутри (или вне) газого. ьдера 13, до запанной угловой скорости вращени  и . Вследствие наличи  сил грени  создаетс  поток в установ ке с заданной гшотносгью и скоростью дв жени . Основна  модель 1, размещенна  в потоке , нагружаетс  аэродинамическими силами . Эти силы с помощью т г 5 передаютс  на дополнительную модель- 2. Так jsaK дополнительна  модель 2 более мас сивна  и жестка , чем основна  1, то она ограничивает ее колебани  в потоке 3. Инерционные и упругие силы, обусловленные колебани ми дополнительной модели 2, через т ги 5 передаютс  на основную , модель 1, и тем самым обеспечиваетс  сж зность колебаний обеих моделей. Благодар  наличию такой системы св зи сил (аэродинамических, упругих и инерционных) совместные св зные колебани  обеих модел 1 И 2 подобны колебани м натурного сооружени . При этом в испытани х реализуютс  критерии подоби  Re, Са, Г , о. Это обеспечивает динамическое подобие, а поэтому напр жени , амплитуды и частоты колебаний основной модели 1 будут подобными действительным, реализующимс  на натурном сооружении. После выхода установки на заданную скорость потока измер ютс  упругие удлинени  в точках основной модели 1. Относительные удлинени  на внешних обводах натурного сооружени  наход тс  по одноименным удлинени м в сходст6еннь1Х точках основной модели 1 на сходственных режимах испытаний. Предлагаемое устройство позвол ет обеспечить моделирование инерционных и жесткостных характеристик при колебани х высоких сооружений в потоке воздуха на модел х любого масштаба, например масштаба 0,01 и менее, поскольку выбор попоперечных размеров дополнительной модели внутри обтекател  ничем не ограничен; определить по пересчету с модели на натуру амплитуды колебаний натурных сооружений в потоке воздуха вплоть до нагрузок при скорости урагана и выбрать размеры в поперечных сечени х нату эного сооружени , обеспечивающие на практике необходимые запасы прочности и устойчивости сооружени , что сокращает расходы материала на возведение этого сооружени . Формула изобретени  1. Устройство дл  исследовани  аэроупругости высоких строительных сооружений , содержащее помещенную в поток аэродинамической установки геометрически подобную натурному сооружению основную модель, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  моделировани  инерционных и жесткостных характеристик при колебани х сооружени  в потоке на модел х масштаба 0,О1 и менее, устройство набжено дополнительной моделью, размещенной вне потока и равной по высоте основной модели и соединенной с ней систеой т г, снабженных шарнирами в местах х заделки в модел х, при этом формы поеречных сечений дополнительной модели одобны в каждом сечении формам исслеуемого сооружени . 2. Устройство по п. 1 отличаюеес  тем, что дополнительна  модель 786 размешена внутри обтекател , в котором выполнены окна дл  системы т г. 3. Устройство поп. 1,отлича ю ш е е с   тем, что, с целью обеспечени  мЬдешфовани  плоских форм изгибных колебаний сооружений и уст| а ени  вли  ни  немоделируемых аэроупругих нагрузок, модели снабжены системой ма твиковой подвески, выполненной в виде tpaeepc и 0 шарнирно св занных с ними и с модел ми параллельных стержней. Источники инфор а11ии, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 561102, кл. Q 01 М 10/00, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 553511, кл. q 01 М 9/00, 1974 (прототип). 10it &p 100aa№t

   ////////// // // У /У / Фиг. 4

   0

   /