Стенд для дослідження моделі гнучкого огородження судна на повітряній подушці

1. Стенд для дослідження моделі гнучкого огородження судна на повітряній подушці, що містить повітряну камеру та нагнітач повітря, з'єднаний з верхнім ярусом повітряної камери, відділеної від нижнього ярусу повітряної камери моделлю гнучкого огородження, виконаною із гумотканинного полотна, вигнутого по дуга х окружностей змінного радіуса, причому нижній ярус повітряної камери оснащений днищем з наскрізними отворами та обидва яруси об'єднані рамним каркасом із прозорими суцільними стінками по периметру, при цьому верхній ярус оснащений стелею у вигляді горизонтальної перегородки, причому верхня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності меншого радіуса, закріплена кромкою до стелі повітряної камери, а нижня ділянка моделі гнучкого огородження, що утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, закріплена на платформі, що розділяє верхній і нижній яруси повітряної камери, при цьому у вер хньому й нижньому ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря, і модель гнучкого огородження в нижній частині обладнана знімними елемен U 2 (11) 1 3 38195 нак установка не дозволяє забезпечити плавну зміну перепаду тисків у моделях повітряної подушки й у моделі гнучкого ресивера судна на повітряній подушці, а також моделювання маси судна на повітряній подушці. Найбільш близьким до запропонованого пристрою по істотних ознаках і позитивному ефекту, що вона досягає, є пристрій дослідження моделей гнучких огороджень суден, що складається із двох'яр усного прозорого відсіку, у вер хньому ярусі якого встановлюється модель гнучкого огородження у ви гляді вигнутого по дугах окружностей змінного радіуса гумовотканинного полотна, у яку подається повітря від вентилятора, а нижній ярус слугує повітряною подушкою моделі гнучкого огородження, при цьому днище нижнього ярусу слугує твердим екраном і здатне повертатися на горизонтальній осі, збільшуючи або зменшуючи вихід повітря з повітряної подушки моделі гнучкого огородження, причому для плавного регулювання перепаду тисків повітря в моделі ресивера судна на повітряній подушці й повітряній подушці моделі гнучкого огородження виконані два отвори із установленими у них заслінками, а прямокутний твердий екран підвішений у чотирьох точках на гнучких в'язях у районах кутів прямокутника через блоки назовні пристрою й закінчуються площадками для установки вантажів різної маси, при цьому передня стінка, до якої кріпиться кромка моделі гнучкого огородження, рухлива, що дозволяє змінювати відстань між лініями кріплення оболонки моделі гнучкого ресивера судна на повітряній подушці [див. Liang Yun, Alan Bliault. Theory and design of air cushion craft. - London, Yun and A. Bliault, 2000. - p. 57]. Однак ця установка позбавлена жорсткого ресивера й можливості вільного переміщення моделі гнучкого огородження над твердим екраном, отже вона не здатна адекватно моделювати процес створення повітряної подушки під судном. Крім того, утр уднені автоматизований збір й обробка інформації від датчиків рідинних манометрів, і в такий спосіб важко застосувати обчислювальну техніку для автоматизованого аналізу інформації. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення стенда для дослідження моделі гнучкого огородження, до конструкції якого додано механізм імітації руху судна на повітряній подушці, що дозволяє моделювати процес підйому судна на повітряну подушку, найбільш наближений до реальних умов, а також дає можливість проводити дослідження ефекту затягування гнучкого огородження під корпус судна на повітряній подушці, і все це дозволить підвищити точність вимірювання на 20-25 %. Поставлена задача вирішується тим, що стенд для дослідження моделі гнучкого огородження містить повітряну камеру й нагнітач повітря, з'єднаний з верхнім ярусом повітряної камери, відділеної від нижнього ярусу повітряної камери моделлю гнучкого огородження, виконаною з гумовотканинного полотна, вигнутого по дугах окружностей змінного радіуса, причому нижній ярус повітряної камери обладнаний днищем з отворами для відводу повітря з повітряної камери та обидва яруси об'єднані рамним каркасом із 4 прозорими суцільними стінками по периметру, а верхній ярус обладнано стелею у вигляді горизонтальної перегородки, причому верхня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності меншого радіуса, що закріплена кромкою до стелі повітряної камери, та нижня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, яка закріплена наплатформі, що розділяє верхній і нижній яруси повітряної камери, причому у вер хньому й нижньому ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря й модель гнучкого огородження в нижній частині постачена знімними елементами у вигляді жолобів, що відкриті вирізами убік нижнього ярусу повітряної камери, при цьому у полотні моделі гнучкого огородження виконані наскрізні отвори в районі знімних елементів, відповідно до пропозиції нагнітач повітря, розташовано на рухливій стелі верхнього ярусу, що виконана рухливою і встановлена у напрямних стійках рамного каркаса повітряної камери, при цьому нагнітач повітря через регулятор витрати повітря пов'язаний із жорстким ресивером, виконаним у вигляді роздвоєного коліна труби, один вільний кінець якої спрямований убік моделі гнучкого огородження, а інший вільний кінець - в сторону днища повітряної камери, причому жорсткий ресивер на виході обладнаний напрямною заслінкою та шарнірно приєднана нижня ділянка гнучкого огородження, а верхня кромка моделі гнучкого огородження шарнірно закріплена з можливістю регулювання положення місця кріплення, при цьому платформу, на якій розташовано жорсткий ресивер, виконано з можливістю регулювання у вертикальному напрямі за допомогою привода, який розташовано на рухливій стелі повітряної камери, а днище повітряної камери виконано з можливістю горизонтального переміщення у вигляді стрічкового транспортеру з приводом та пристроєм натягування стрічки транспортера. Позитивний ефект досягається тим, що подача повітря під тиском у жорсткий ресивер здійснюється від нагнітача повітря, який установлено на стелі верхнього ярусу повітряної камери, що має можливість переміщатися у вертикальному напрямку, днище повітряної камери виконано з можливістю переміщення у горизонтальному напряму. Це дає змогу моделювати процес утворення повітряної подушки під корпусом судна, а також ефект затягування гнучкого огородження під корпус судна на повітряній подушці. У порівнянні із прототипом, стенд, що заявляється, для дослідження моделі гнучкого огородження дозволяє піднімати над днищем повітряної камери, яка моделює поверхню суши, модель судна на повітряній подушці, що представляє собою рухливі: нагнітач повітря, стелю верхнього ярусу повітряної камери й модель гнучкого огородження. Закріплення до рухливої стелі верхнього ярусу повітряної камери за допомогою шарнірних кріплень моделі гнучкого огородження забезпечує плавний вигин полотна моделі гнучкого огородження при зміні перепаду тисків у моделях гнучкого огородження суден на повітряній подушці (моделі гнучкого ресивера судна на повітряній подушці), адекватне моделюванню маси 5 38195 судна на повітряній подушці й більш достовірне моделювання процесу утворення повітряної подушки під судном. Подача повітря під тиском через вільний кінець роздвоєного коліна труби у бік днища повітряної камери моделює основний етап процесу підйому судна на повітряній подушці у результаті нагнітання повітря під тиском безпосередньо під його днище. Гвинтовий механізм, який переміщує платформу с жорстким ресивером у вертикальному напряму, змінює кривизну моделі гнучкого огородження. Переміщенням стрічки транспортера у горизонтальному напряму за допомогою привода моделюється ефект затягування гнучкого огородження під корпус судна. За допомогою пристрою натягування збільшують або зменшують провисання стрічки транспортера. Так чином регулюють вплив ефекту затягування гнучкого огородження під корпус судна на поведінку моделі гнучкого огородження у динаміці. Поставлена задача також вирішується тим, що датчики тиску повітря пов'язані із блоком керування й реєстрації даних, що разом з відеокамерою, установленою зовні рамного каркаса, підключені до ЕОМ. Вирішується також задача вдосконалення стенда для дослідження моделі гнучкого огородження суден на повітряній подушці, у якому зовні рамного каркаса встановлено відеокамеру, причому відеокамера й датчики тиску повітря, пов'язані із блоком керування й реєстрації даних, підключені до ЕОМ з можливістю автоматизованого збору й аналізу інформації про тиски повітря усередині моделі гнучкого огородження і його форми. У порівнянні із прототипом стенд, що заявляється, для дослідження моделі гнучкого огородження дозволяє застосувати обчислювальну техніку для автоматизованого збору й аналізу інформації й за рахунок цього розширити його технологічні можливості, що дозволяють у реальному часі оперативно й вірогідно вивчати процес створення й підтримки повітряної подушки під судном. У порівнянні з прототипом точність вимірювання підвищується на 20-25 %. Сутність винаходу пояснюється рисунками: - на фіг. 1 показано схему стенда для дослідження моделі гнучкого огородження (вид збоку); - на фіг. 2 показаний вид за розрізом А-А. Стенд для дослідження моделі гнучкого огородження суден на повітряній подушці, що містить повітряну камеру й нагнітач повітря 1, наприклад відцентровий, з'єднаний з верхнім ярусом повітряної камери, відділеної від нижнього ярусу повітряної камери моделлю гнучкого огородження 2, виконаною з гумовотканинного полотна, вигнутого по дуга х окружностей змінного радіуса, причому нижній ярус повітряної камери обладнаний днищем 3 з наскрізними отворами 4 й обидва яруси об'єднані рамним каркасом 5 із прозорими суцільними стінками по периметру. Верхній ярус обладнаний стелею 6 у вигляді горизонтальної перегородки, причому верхня ділянка моделі гнучкого огородження 2, утворена дугою окружності меншого радіуса кривизни, що закріплена кромкою до рухливої стелі 6 повітряної камери, а нижня ділянка моделі гнучкого огородження 2, що утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, закріплена на 6 платформі 7, що розділяє верхній і нижній яруси повітряної камери, при цьому платформа 7, на якій розташовано жорсткий ресивер 14 і до якої шарнірно приєднується нижня ділянка гнучкого огородження, має можливість регулювання у вертикальному напрямі за допомогою привода 8 у вигляді гвинтової передачі з електричним шаговим двигуном, який розташовано на рухливій стелі б повітряної камери. У верхньому і нижньому ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря 9 й 10. Модель гнучкого огородження 2 у нижній частині обладнана знімними елементами 11 у вигляді жолобів, що відкриті вирізами убік нижнього ярусу повітряної камери, і днища 3. У полотні моделі гнучкого огородження 2 виконані наскрізні отвори у районі знімних елементів 11, а нагнітач повітря 1 розташовано на рухливій стелі 6 вер хнього ярусу, розміщеній у напрямних стійках 12 рамного каркаса 5 повітряної камери. Нагнітач повітря 1 через регулятор витрати повітря 13 у вигляді металевих заслінок, які керуються за допомогою електричних двигунів, пов'язаний із жорстким ресивером 14, виконаним у вигляді роздвоєного коліна труби, один вільний кінець якої спрямований у модель гнучкого огородження 2. а інший вільний кінець - у бік днища 3 повітряної камери. Жорсткий ресивер 14 на виході постачений напрямною заслінкою 15, а верхня кромка моделі гнучкого огородження 2 шарнірним кріпленням 16 приєднана до низу стелі 6 верхнього ярусу повітряної камери з можливістю регулювання положення місця кріплення, а нижня кромка моделі гнучкого огородження 2 шарнірним кріпленням 17 приєднана до нижньої частини жорсткого ресивера 14, причому днище 3 повітряної камери виконано з можливістю горизонтального переміщення, наприклад, у ви гляді стрічкового транспортеру 18 з приводом 19 та пристроєм натягування 20 стрічки транспортера. Стенд для дослідження моделі гнучкого огородження суден на повітряній подушці обладнаний зовні рамного каркаса 5 відеокамерою 22, причому відеокамера 22 і датчики тиску повітря 9, 14 наприклад, КІМО МР 202, пов'язані із блоком керування й реєстрації даних 23, підключеними до персонального комп'ютеру 21. Стенд працює в такий спосіб. Нагнітач повітря 1 через регулятор витрати повітря 13, жорсткий ресивер 14 у вигляді роздвоєного коліна труби й напрямну заслінку 15 подає стиснене повітря в порожнину верхнього ярусу повітряної камери, обмежену моделлю гнучкого огородження 2, виконаною з гумовотканинного полотна, прозорими суцільними стінками й стелею 6 у вигляді рухливої горизонтальної перегородки, розташованої в вертикальних напрямних рамного каркасу 5. Причому повітря під тиском подається одночасно через вільний кінець у модель гнучкого огородження 2 та через інший вільний кінець - у днище 3 повітряної камери. Зростання тиску повітря в порожнині верхнього ярусу повітряної камери приводить до зміни форми моделі гнучкого огородження 2, що вигинається по дугах змінного радіуса кривизни. При цьому повітря під тиском, яке подається через вільний кінець у повітряну камеру, підіймає стелю 6. Таким чином створюється 7 38195 адекватна модель повітряної подушки судна. Верхня ділянка моделі гнучкого огородження 2, що закріплена кромкою до стелі 6 за допомогою шарнірного кріплення 16, вигинається по дузі окружності меншого радіуса, а нижня ділянка моделі гнучкого огородження 2, що закріплена за допомогою шарнірного кріплення 17 на платформі 7, яка розділяє верхній і нижній яруси повітряної камери, вигинається по дузі окружності з більшим радіусом кривизни. При цьому стиснене повітря через наскрізні отвори у моделі гнучкого огородження 2 потрапляє у порожнину знімних елементів 11, що виконані у вигляді жолобів, і через їхні вирізи переходить у нижній ярус повітряної камери, порожнина якої обмежена прозорими суцільними стінками, що розташовані в рамному каркасі 5 по периметру, днищем 3, платформою 7 і нижньою ділянкою моделі гнучкого огородження 2. Тиск у порожнині нижнього ярусу підвищується й утворюється повітряна подушка, що піднімає над днищем 3 модель судна на повітряній подушці, яка представляє собою комплекс з'єднаних між собою моделі гнучкого огородження 2, жорсткого ресивера 14, платформи 7, регулятора витрати повітря 13, заслінки 15, нагнітача повітря 1 і стелі 6, що ковзає під впливом тиску повітря по напрямних стійках 12, перешкоджаючи виходу стисненого повітря нагору, при цьому платформа 7, на якій розташовано жорсткий ресивер 14 і до якої шарнірно приєднується нижня ділянка гнучкого огородження, має можливість регулювання у вертикальному напрямі за допомогою привода 8, який розташовано на рухливій стелі 6 повітряної камери. При цьому стис 8 нене повітря після підйому моделі судна на повітряній подушці через наскрізні отвори 4 у днищі 3 виходить назовні. Днище 3 повітряної камери переміщують приводом 19 у горизонтальному напряму і таким чином моделюють ефект затягування гнучкого огородження під корпус судна на повітряній подушці. Пристрій натягування 20 усуває провисання стрічки транспортеру. Датчики 9 й 10 вимірюють тиск повітря у верхньому і нижньому ярусах повітряної камери з боку повітряної подушки. При цьому електричні сигнали від датчиків тиску повітря 9 й 10 подаються по електричних проводах у блок керування 23 і реєстрації даних. За допомогою відеокамери 22 фіксується зміна форми моделі гнучкого огородження 2 одночасно з реєстрацією тиску в порожнинах верхнього і нижнього ярусів повітряної камери. Дані від датчиків тиску повітря 9, 10 і відеокамери 22 надходять до ЕОМ 21, де вони фіксуються й аналізуються. Регулятором витрати повітря 13 зменшують або збільшують подачу стисненого повітря з нагнітача повітря 1 у жорсткий ресивер 14. Напрямна заслінка 15 слугує для зміни напрямку стисненого потоку у внутрішній порожнині моделі гнучкого огородження 2 для визначення оптимального напрямку подачі повітряного потоку в моделі гнучкого огородження 2 судна на повітряній подушці. У порівнянні із прототипом ефект наближення до реального досягається за рахунок того, що в конструкцію уведені елементи регулювання кріплення гнучкого огородження повітропроводу, рухлива стеля й ЕОМ, а точність вимірювання підвищується на 20-25 %. 9 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 38195 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601