Експериментальна установка для вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд

Реферат: Винахід належить до галузі гідротехнічного будівництва і може бути використаний в експериментальних дослідженнях для синхронної реєстрації хвильового тиску і вертикальної складової хвильового навантаження на верхню будову гідротехнічних споруд. Установка містить раму, яку установлюють на бічні стінки гідрохвильового басейну (лотка) і яка сполучена з вертикальними кріпильними пластинами, до нижніх частин яких прикріплені пластини для кріплення силових датчиків, розташованих в гніздах горизонтальної панелі, яка за допомогою вертикальних стояків жорстко з'єднана з досліджуваною моделлю верхньої будови гідротехнічної споруди, в якій виконані отвори з вмонтованими в них датчиками тиску. Запропонована установка забезпечує синхронне вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд складної форми з високою точністю і скорочення часу проведення експериментів. UA 108448 C2 (12) UA 108448 C2 UA 108448 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі гідротехнічного будівництва і може бути використаний в експериментальних дослідженнях для синхронної реєстрації хвильового тиску і вертикальної складової хвильового навантаження на верхню будову гідротехнічних споруд. Відома установка для експериментального дослідження впливу хвиль на гідротехнічні споруди, викладена в авторському свідоцтві СРСР № 93099. Установка містить лоток, заповнений водою, на дні якого закріплені рейки для переміщення платформи. Скати платформи змонтовані на кулькових підшипниках з метою зменшення сил тертя. Для розміщення платформи і рейок в лотку установлюють приямок. Експериментальну модель установлюють на платформу. Модель утримується в стані рівноваги за допомогою тяги, перекинутої через систему блоків і натягнутої за допомогою вантажу, що підбирається таким чином, щоб з точністю врівноважувати горизонтальну складову рівнодіючої сил хвильового тиску. Цапфи блоків монтуються на кулькових підшипниках і вся установка ретельно центрується. Для фіксування зміщення досліджуваної моделі застосовується осцилограф з індукційним або тензометричним датчиком. Недоліком даної установки є те, що вимірювання горизонтальної та вертикальної складової хвильового навантаження відбувається послідовно, що вимагає перестановки моделі, а також необхідності повторювати однаковий хвильовий режим в лотку, що практично неможливо. Крім того, ця установка не забезпечує вимірювання хвильового тиску, тобто вона вирішує тільки частину поставленої задачі. Відомий пристрій для вимірювання хвильового тиску на моделі гідротехнічних споруд (див. авторське свідоцтво СРСР № 987435). Пристрій містить установлену над дном хвильового лотка модель, що взаємодіє з датчиками горизонтального та вертикального навантажень. Модель забезпечена установлювальними гніздами, розміщеними на верхній та нижній її гранях. В установлювальних гніздах розміщені датчики горизонтального навантаження. Датчики вертикального навантаження з'єднані з моделлю гнучкими тягами. Даний пристрій синхронно вимірює горизонтальну і вертикальну складові хвильового навантаження. Він не передбачає вимірювання хвильового тиску на моделі гідротехнічних споруд. Це в назві даного винаходу зазначено помилково, так як він не вирішує дану задачу. Таким чином, технічні рішення, викладені в авторських свідоцтвах СРСР №№ 93099 і 987435 не вирішують поставлену задачу - синхронне вимірювання: - вертикальної складової хвильового навантаження на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд; - хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд. З науково-технічної та патентної літератури заявнику невідомі джерела, в яких описані установки, що дозволяють синхронно вимірювати хвильовий тиск і хвильове навантаження на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд. В основу винаходу поставлено задачу - створити установку, яка забезпечить синхронне вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд складної форми з високою точністю і скорочення часу проведення експериментів. Поставлена задача вирішена в установці для вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд, що містить раму, яку установлюють на бічні стінки гідрохвильового басейну або гідрохвильового лотка і яка сполучена з вертикальними кріпильними пластинами, до нижніх частин яких прикріплені пластини для кріплення силових датчиків, розташованих в гніздах горизонтальної панелі, яка за допомогою вертикальних стояків жорстко з'єднана з досліджуваною моделлю верхньої будови гідротехнічної споруди, в якій виконані отвори з вмонтованими в них датчиками тиску. Крім того, у вертикальних кріпильних пластинах виконані прорізи для юстирування вертикального положення досліджуваної моделі верхньої будови гідротехнічної споруди, а горизонтальній панелі виконаний проріз для укладання дротів датчиків тиску. До моделі верхньої будови гідротехнічної споруди можна кріпити моделі опорних частин різних конструкцій, що впливають на характери реалізацій вертикального тиску і сумарної складової хвильового навантаження. За допомогою датчиків тиску і силових датчиків можлива синхронна реєстрація хвильового тиску і вертикальної складової хвильового навантаження на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд. За реалізаціями датчиків тиску можна побудувати сумарну епюру тиску, а це означає і розрахувати вертикальну складову хвильового навантаження і точку його прикладення. 1 UA 108448 C2 5 10 15 20 25 30 35 За допомогою експериментальної установки можна контролювати точність вимірювань за реалізаціями датчиків тиску та силових датчиків. Експериментальна установка для вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд зображена на кресленні, де: Фіг. 1 - вид спереду; Фіг. 2 - вид збоку; Фіг. 3 - вид установки в аксонометрії. Експериментальна установка для вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд містить раму 1, яка установлюється на бічні стінки гідрохвильового басейну (лотка) 2. До рами 1 прикріплені дві вертикальні кріпильні пластини 3, в яких виконані прорізи 4 для юстирування вертикального положення досліджуваної моделі верхньої будови гідротехнічної споруди 5. До нижніх частин вертикальних кріпильних пластин 3 прикріплені пластини 6 для кріплення силових датчиків 7, які розташовані в гніздах 8 горизонтальної панелі 9. В горизонтальній панелі 9 передбачений проріз 10 для випускання дротів від датчиків тиску 11. Датчики тиску 11 вмонтовані в отвори 12 в досліджуваній моделі верхньої будови гідротехнічної споруди 5, яка прикріплена до вертикальних стояків 13, жорстко з'єднаних з горизонтальною панеллю 9. Експериментальна установка для вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд працює наступним чином: на досліджуваній моделі 5 в отвори 12 загвинчуються датчики тиску 11, дроти від яких пропускаються через проріз 10 в горизонтальній панелі 9. Причому мембрани датчиків 11 повинні бути виставлені врівень з нижньою межею моделі верхньої будови 5. У бічні грані панелі 9 загвинчуються головки силових датчиків 7, що попередньо оброблені мастилом. Основа силових датчиків 7 на болтах кріпиться до вертикальних пластин 6, які, забезпечені спеціальними гвинтами 14, що входять в прорізи 4 на пластинах 3, які в свою чергу жорстко, закріплюються на рамі 1. За допомогою прорізів 4 і гвинтів 14 установка виставляється в необхідне вертикальне положення над статичним рівнем води. Перед дослідами силові датчики 7 і датчики тиску 11 градуюються. У гідрохвильовому басейні (лотку) 2 за допомогою хвилепродуктора створюється необхідний хвильової режим. При проходженні гребеня хвилі під моделлю верхньої будови гідротехнічної споруди 5 датчики тиску 11 реєструють точково хвильовий тиск, за показниками яких можна побудувати епюру тиску, а силові датчики 7 - значення вертикальної складової рівнодіючої хвильового навантаження в часі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Експериментальна установка для вимірювання вертикальної складової хвильового навантаження і хвильового тиску на моделі верхньої будови гідротехнічних споруд, що містить раму, яку установлюють на бічні стінки гідрохвильового басейну або гідрохвильового лотка і яка сполучена з вертикальними кріпильними пластинами, до нижніх частин яких прикріплені пластини для кріплення силових датчиків, розташованих в гніздах горизонтальної панелі, яка за допомогою вертикальних стояків жорстко з'єднана з досліджуваною моделлю верхньої будови гідротехнічної споруди, в якій виконані отвори з вмонтованими в них датчиками тиску. 2 UA 108448 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3