Басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці

Басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці, що містить повітряну камеру й нагнітач повітря, з'єднаний з верхнім ярусом повітряної камери, відділеної від нижнього ярусу повітряної камери моделлю гнучкого огородження, виконаного з гумотканинного полотна, вигнутого по дугах окружностей змінного радіуса, причому нижній ярус повітряної камери обладнано днищем з наскрізними отворами й обидва яруси об'єднані рамним каркасом із прозорими суцільними стінками по периметру, при цьому верхній ярус обладнаний стелею у вигляді горизонтальної перегородки, причому верхня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності меншого радіуса, шарнірним кріпленням приєднана до низу стелі повітряної камери з можливістю регулювання положення місця кріплення, а нижня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, шарнірним кріпленням приєднана до нижньої частини жорсткого ресивера, а платформу, на якій установлений жорсткий ресивер, виконано з мож U 2 (11) 1 3 огородження закріплена на платформі, що розділяє верхній і нижній яруси повітряної камери. У верхньому й нижньому ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря. До нижньої частини моделі гнучкого огородження прикріплені знімні елементи у вигляді жолобів, відкритих вирізами у бік нижнього ярусу повітряної камери й днища. У полотні моделі гнучкого огородження виконані наскрізні отвори в районі знімних елементів, а жорсткий повітропровід з'єднаний рухливим повітропроводом зі стелею верхнього ярусу. Рухливий повітропровід за допомогою регулятора витрати повітря пов'язаний із жорстким ресивером. Він виконаний у вигляді коліна труби, вільний кінець якої направлений у бік моделі гнучкого огородження. На виході жорсткий ресивер обладнано напрямною заслінкою. Зовні рамного каркаса встановлено відеокамеру. Датчики тиску повітря й відеокамера пов'язані з блоком керування й реєстрації даних, підключеного до ЕОМ. (див. патент №34463, МПК7 В60 V1/00, бюл. №15, 2008p.). Однак цей стенд не дозволяє досліджувати модель піднімального пристрою судна на повітряній подушці в умовах, що моделюють морське хвилювання. Відомо також про пристрій дослідження моделей гнучких огороджень суден (див. патент №35279, МПК7 В60 V1/00, бюл. №17, 2008p.), який являє собою басейн для досліджень. Пристрій для дослідження моделі гнучкого огородження судна на повітряній подушці, що містить повітряну камеру й нагнітач повітря, з'єднаний з верхнім ярусом повітряної камери, відділеної від нижнього ярусу повітряної камери моделлю гнучкого огородження, виконаного з гумовотканинного полотна, вигнутого по дугах окружностей змінного радіуса. Нижній ярус повітряної камери обладнаний днищем з наскрізними отворами й обидва яруси об'єднані рамним каркасом із прозорими суцільними стінками по периметру. Верхній ярус обладнано стелею у вигляді горизонтальної перегородки. Верхня кромка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності меншого радіуса, шарнірним кріпленням приєднана до низу стелі верхнього ярусу повітряної камери з можливістю регулювання положення місця кріплення. Нижня кромка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, шарнірним кріпленням приєднана до нижньої частини жорсткого ресивера. У верхньому й нижньому ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря, і модель гнучкого огородження в нижній частині обладнана знімними елементами у вигляді жолобів із вирізами, спрямованими у бік нижнього ярусу повітряної камери й днища. У полотні моделі гнучкого огородження виконані наскрізні отвори у районі знімних елементів. Нагнітач повітря розташований на стелі верхнього ярусу, розміщений вільно у напрямних стійках рамного каркаса повітряної камери і через регулятор витрати повітря пов'язаний із жорстким ресивером, виконаним у вигляді трьох труб, які у перетині мають прямокутник. Дві з них, які розташовані по боках, мають L-подібний вигляд, а центральна труба пряма, один вільний кінець спрямований у бік 43954 4 днища повітряної камери, а інші два - у бік моделі гнучкого огородження. На виході жорсткий ресивер обладнаний напрямною заслінкою. Платформа, на якій встановлено жорсткий ресивер, має можливість переміщатися у вертикальному напрямку за допомогою приводу, встановленого на стелі повітряної камери. Днище повітряної камери виконане у вигляді резервуара з водою, обладнаного хвильогенератором. Таким чином пристрій являє собою басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна. Зовні рамного каркаса встановлено відеокамеру. Датчики тиску повітря і відеокамера пов'язані із блоком управління й реєстрації даних, підключеним до ЕОМ. У порівнянні з попереднім рішенням враховано моделювання над водною поверхнею. Однак пристрій не дозволяє забезпечити дослідження реальної ситуації при роботі повітряної подушки під час підйому судна, тому що асиметричне розташування й однобічна фіксація моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці обмежують її переміщення. За кількістю ознак, що збігаються з запропонованим технічним рішенням, цей патент прийнятий як прототип. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення басейну для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці, у якому додано елементи, що усувають (компенсують) асиметричність конструкції, які забезпечують наближення до реальних умов експлуатації, а, отже, що зменшують похибку моделювання. Поставлена задача вирішується тим, що басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці, який містить повітряну камеру й нагнітач повітря, з'єднаний з верхнім ярусом повітряної камери, відділеної від нижнього ярусу повітряної камери моделлю гнучкого огородження, виконаного з гумовотканинного полотна, вигнутого по дугах окружностей змінного радіуса. Нижній ярус повітряної камери обладнаний днищем з отворами для відводу повітря з повітряної камери й обидва яруси об'єднані рамним каркасом із прозорими суцільними стінками по периметру. Верхній ярус обладнаний стелею у вигляді горизонтальної перегородки. Верхня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності меншого радіуса, шарнірно закріплена кромкою до стелі повітряної камери з можливістю регулювання положення місця кріплення. Нижня ділянка моделі гнучкого огородження, утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, закріплена на платформі, що розділяє верхній і нижній яруси повітряної камери, причому у верхньому й нижньому ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря. Модель гнучкого огородження в нижній частині обладнана знімними елементами у вигляді жолобів, відкритих вирізами у бік нижнього ярусу повітряної камери, при цьому в полотні моделі гнучкого огородження виконані наскрізні отвори в районі знімних елементів. Нагнітач повітря розташований на стелі верхнього ярусу, виконаній рухливою і встановленою у напрямних стійках рамного каркасу повітряної камери, при цьому нагнітач 5 повітря через регулятор витрати повітря пов'язаний із жорстким ресивером, виконаним у вигляді трьох труб, які у перетині мають прямокутник, дві з них, які розташовані по боках, мають Lподібний вигляд, а центральна труба пряма, один вільний кінець спрямований у бік днища повітряної камери, а інші два - у бік моделі гнучкого огородження, причому жорсткий ресивер на виході обладнаний напрямною заслінкою й шарнірно з'єднаний з нижньою кромкою моделі гнучкого огородження. Платформа, на якій установлений жорсткий ресивер, має можливість переміщатися у вертикальному напрямку за допомогою привода, установленого на рухомій стелі повітряної камери, а днище повітряної камери виконано у вигляді резервуара з водою, обладнаного хвильогенератором, відеокамерою й датчиками тиску повітря. Модель гнучкого огородження виконана у вигляді симетричної конструкції щодо вертикальної площини, яка проходить крізь нагнітач повітря, жорсткий ресивер, стелю, центральну трубу, рухливу платформу, кіль і являє собою діаметральну площину моделі судна. Позитивний ефект досягається тим, що подача повітря під тиском здійснюється у жорсткий ресивер від нагнітача повітря, встановленого на стелі верхнього ярусу повітряної камери, що має можливість переміщатися у вертикальному напрямку, Жорсткий ресивер поділяє повітря на три потоки за допомогою трьох каналів - центрального і двох бокових. Повітря, що проходить під тиском через бокові вільні кінці колін труб, потрапляє до гнучких огороджень. Частина повітря, яка проходить через центральну трубу жорсткого ресивера, потрапляє до повздовжнього кіля. За допомогою отворів у гнучких оболонках гнучкого огородження та повздовжнього кіля повітря потрапляє до повітряної подушки. Все це дозволяє змоделювати основний етап процесу підйому судна на повітряній подушці. Днище повітряної камери виконано у вигляді резервуара з водою, обладнаного хвильогенератором. Заявляється басейн для дослідження моделі гнучкого огородження, який дозволяє підіймати над поверхнею води, що моделює поверхню моря, модель підіймального комплексу судна на повітряній подушці, яка вміщує рухливі: нагнітач повітря, стелю верхнього ярусу повітряної камери й модель гнучкого огородження, що виконана у вигляді симетричної конструкції відносно діаметральної площини моделі судна. Симетричність конструкції дозволяє обладнати модель підіймального комплексу судна повздовжнім кілем. У площині симетрії розташовано модель повздовжнього кілю, який має повітропровідні отвори. Повздовжній кіль поділяє повітряну подушку на дві секції. 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 судна на повітряній подушці й більш достовірне моделювання процесу створення 43954 6 повітряної подушки під судном. Гвинтовий механізм, переміщаючи платформу із жорстким ресивером у вертикальному напрямку, змінює кривизну моделі гнучкого огородження. Під час роботи хвильогенератора імітується морське хвилювання й таким чином моделюється поведінка гнучкого огородження судна на повітряній подушці в умовах дії на нього хвиль. У порівняні з прототипом басейн, що патентується, наближає експеримент до реальних умов експлуатації судна на повітряній подушці, а також виключає цілу низку похибок, які можуть виникати під час дослідження несиметричних конструкцій, дає можливість досліджувати саме підіймальний комплекс судна на повітряній подушці, а не окремі його елементи. Сутність винаходу пояснюється рисунками: - на фіг. 1 показано схему басейну для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці (вид збоку); - на фіг. 2 показаний вид по розрізу А-А. Басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці, що містить повітряну камеру й нагнітач повітря 1, наприклад відцентровий, з'єднаний з верхнім ярусом 2 повітряної камери, відділеним від нижнього ярусу 3 повітряної камери моделлю гнучкого огородження 4, виконаного з гумовотканинного полотна, вигнутого по дугах окружностей змінного радіуса, причому нижній ярус 3 повітряної камери обладнано днищем 5 з наскрізними отворами 6 і обидва яруси об'єднані рамним каркасом 7 із прозорими суцільними стінками по периметру. Верхній ярус 2 обладнаний стелею 8 у вигляді горизонтальної перегородки, причому верхня ділянка моделі гнучкого огородження 4, утворена дугою окружності меншого радіуса, закріплена кромкою до рухомої стелі 8 повітряної камери, а нижня ділянка моделі гнучкого огородження 4, утворена дугою окружності з більшим радіусом кривизни, закріплена на рухливій платформі 9, що має можливість переміщатися у вертикальному напрямку за допомогою приводу 10, установленого на рухливій стелі 8 повітряної камери. У верхньому 2 і нижньому 3 ярусах повітряної камери розміщені датчики тиску повітря 11 і 12. Модель гнучкого огородження 4 у нижній частині обладнана знімними елементами 13 у вигляді жолобів, відкритих вирізами у бік нижнього ярусу 2 повітряної камери і днища 5, а нагнітач повітря 1 розташований на рухливій стелі 8 верхнього ярусу 2, розміщений у напрямних стійках 14 рамного каркаса 7 повітряної камери. Нагнітач повітря 1 через регулятор витрати повітря 15 пов'язаний із жорстким ресивером 16, виконаним у вигляді коліна труби, що роздвоюється, один вільний кінець 17 якої спрямований у модель гнучкого огородження 4, а інший вільний кінець 18 - у бік днища 5 повітряної камери. Жорсткий ресивер 16 на виході обладнаний напрямною заслінкою 19, а верхня кромка моделі гнучкого огородження 4 шарнірним кріпленням 20 приєднана до низу стелі 8 верхнього ярусу 2 повітряної камери з можливістю регулювання положення місця кріплення, а нижня кромка моделі гнучкого огородження 4 шарнірним кріпленням 21 приєднана 7 до нижньої частини жорсткого ресивера 16, причому днище 5 повітряної камери виконано у вигляді резервуара 22 з водою, обладнаного хвильогенератором 23, при цьому модель гнучкого огородження виконана у вигляді симетричної конструкції щодо діаметральної площини моделі судна й обладнана поздовжнім кілем 24 з повітропровідними вирізами 25, що поділяє повітряну подушку на дві частини. Басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці обладнано встановленою зовні рамного каркаса 7 відеокамерою 26, причому відеокамера 26 і датчики тиску повітря 11, 12 пов'язані з блоком управління й реєстрації даних 27, підключеним до ЕОМ 28. Басейн для дослідження моделі підіймального комплексу судна на повітряній подушці працює у такий спосіб. Нагнітач повітря 1 через регулятор витрати повітря 15, жорсткий ресивер 16 у вигляді коліна труби, що роздвоюється, й напрямної заслінки 19 подає стиснене повітря у порожнину нижнього ярусу 3 повітряної камери, обмежену моделлю гнучкого огородження 4, виконаного з гумовотканинного полотна, прозорими суцільними стінками й стелею 8 у вигляді рухливої горизонтальної перегородки, розташованої у рамному каркасі 7. При цьому повітря під тиском подається одночасно через вільний кінець 17 у модель гнучкого огородження 4 і інший вільний кінець 18 на днище 5 повітряної камери. Зростання тиску повітря в порожнині нижнього ярусу 3 повітряної камери приводить до зміни форми моделі гнучкого огородження 4, що вигинається по дугах змінного радіуса. При цьому повітря під тиском, подане через вільний кінець 18 у повітряну камеру, створює надлишковий тиск повітря й підіймає стелю 8. Таким чином створюється адекватна модель повітряної подушки судна. Верхня ділянка 9 моделі гнучкого огородження 4, закріплена кромкою до стелі 8 за допомогою шарнірного кріплення 20, вигинається по дузі окружності меншого радіуса, а нижня ділянка моделі гнучкого огородження 4, закріплена за допомогою шарнірного кріплення 21 на платформі 9, вигинається по дузі окружності з більшим радіусом кривизни. Стиснене повітря через наскрізні отвори в моделі гнучкого огородження 4 потрапляє в порожнину знімних елементів 13, виконаних у вигляді жолобів, і через їхні вирізи переходить у нижній ярус 3 повітряної камери, порожнина якої обмежена прозорими суцільними стінками, розташованими в рамному каркасі 7 по периметру, днищем 5, платформою 9 і нижньою ділянкою 10 моделі гнучкого огородження 4. Тиск у порожнині нижнього ярусу 4 підвищується й утворюється повітряна подушка, що підіймає над днищем 5 модель судна на повітряній подушці, яка представляє собою ком 43954 8 плекс з'єднаних між собою моделі гнучкого огородження 4, жорсткого ресивера 16, платформи 9, регулятора витрати повітря 15, що направляє заслінки 19, нагнітача повітря 1 і стелі 8, що ковзає під впливом тиску повітря по напрямних стійках 14, перешкоджаючи виходу стисненого повітря нагору. При цьому платформа 9, на якій установлений жорсткий ресивер 16, має можливість переміщатися у вертикальному напрямку від привода 10, встановленого на рухливій стелі 8 повітряної камери. Стиснене повітря після підйому моделі судна на повітряній подушці через наскрізні отвори 6 у днищі 5 виходить назовні. Вода в резервуарі 22 приводиться в рух хвильогенератором 23 і в такий спосіб моделюється процес руху судна на повітряній подушці із гнучким огородженням. За допомогою датчиків 11 і 12 вимірюють тиск повітря у верхньому 2 і нижньому 3 ярусах повітряної камери з боку повітряної подушки. При цьому електричні сигнали від датчиків тиску повітря 11 і 12 подаються по електричних дротах у блок керування й реєстрації даних 27. За допомогою відеокамери 26 фіксується зміна форми моделі гнучкого огородження 4 одночасно з реєстрацією тиску в порожнинах верхнього 2 і нижнього 3 ярусів повітряної камери. Дані від датчиків тиску повітря 11, 12 і відеокамери 26 надходять в ЕОМ 28, де вони фіксуються й аналізуються. Регулятором витрати повітря 15 зменшують або збільшують подачу стисненого повітря з нагнітача повітря 1 у жорсткий ресивер 16. Напрямна заслінка 19 служить для зміни напрямку потоку, стисненого у внутрішній порожнині моделі гнучкого огородження 4, для визначення оптимального напрямку подачі повітряного потоку в моделі гнучкого огородження 4 судна на повітряній подушці. Стиснене повітря потрапляє до поздовжнього кілю 24 з повітропровідними вирізами 25 через центральний канал 18 жорсткого ресиверу. За рахунок перепаду тисків у порожнині кіля та повітряної подушки гнучка оболонка повздовжнього кіля приймає робочу форму. Це призводить до розділу повітряної подушки на дві секції, що наближає експеримент до реальних умов експлуатації судна на повітряній подушці. У порівнянні із прототипом ефект наближення експерименту до реальних умов експлуатації досягається за рахунок того, що конструкція експериментального пристрою зроблена симетричною конструкцією відносно діаметральної площини моделі судна, а також обладнана поздовжнім кілем 24 з повітропровідними отворами 25. Таке конструктивне виконання виключає цілу низку похибок, які можуть виникати під час дослідження несиметричних конструкцій. Крім того, така експериментальна установка дає можливість досліджувати саме підіймальний комплекс судна на повітряній подушці, а не окремі його елементи. 9 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 43954 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601