Пристрій для вимірювання хвильових навантажень і тисків на моделі гідротехнічних споруд укісних типів

Реферат: Винахід належить до галузі гідротехнічного будівництва і може бути використаний в експериментальних дослідженнях силового впливу хвиль на моделі підводних і пересічних з вільною поверхнею води гідротехнічних споруд укісного типу. Пристрій містить несучу горизонтальну раму, установлену на дні гідрохвильового лотка, вертикальну раму і похилу раму для кріплення досліджуваних моделей гідротехнічних споруд укісних типів. Горизонтальна несуча рама сполучена з вертикальною рамою укісним елементом і шарнірно з похилою рамою унизу, верхній кінець якої сполучений з укісним елементом штангою для вимірювання кута нахилу досліджуваної моделі гідротехнічної споруди. Силові датчики закріплені на похилій рамі. Пристрій забезпечує вимірювання рівнодіючого хвильового навантаження, а також хвильового тиску і протитиску. UA 100433 C2 (12) UA 100433 C2 UA 100433 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 силового впливу хвиль на моделі підводних і пересічних з вільною поверхнею води гідротехнічних споруд укісного типу. Відомий пристрій для вимірювання хвильового тиску на моделі гідротехнічних споруд укісних типів, що містить установлену у хвильовому лотку модель споруди і датчики навантаження (див. авторське свідоцтво СРСР № 987435). Відомий пристрій зображено на пояснювальному кресленні. На бортах хвильового лотка 14 закріплені балки 15 зі штангою 16 та рейковою парою 17. У приямку 18, виконаному в дні 19 лотка 14, установлена плита 20. На плиті 20 і кінці штанги 16 закріплені датчики 21 горизонтального навантаження, які розміщені в гніздах 22, прикріплених до моделі 23, до верхнього і нижнього торців. До верхнього торця моделі 23 прикріплені планки 24. До балок 15 за допомогою пристрою 25 для фіксації та юстирування моделі 23 і вертикальних підвісок 26 закріплені датчики 27 вертикальних навантажень, до яких за допомогою тарувальних кілець 28, тяг 29 і планок 24 підвішена модель 23. Зазор між моделлю 23 і дном 19 лотка 14 перекритий гофрованим бандажем 30. Пристрій працює наступним чином. Досліджувана модель гідротехнічної споруди 23 за допомогою пристрою 25 установлюється в строго горизонтальне положення таким чином, що головка нижнього датчика 21 знаходиться у відповідному гнізді 22 моделі 23, в порожнину якого попередньо внесена густа змазка, що виключає тертя між головкою датчика 21 і гніздом 22. Переміщенням трубчастої штанги 16 головки датчика 21 горизонтального навантаження вводиться в гніздо 22 моделі 23, в яке також внесена густа змазка. Взаємне розташування моделі 23 і головок датчиків 21 горизонтального навантаження не перешкоджає вільному переміщенню моделі 23 в процесі експерименту у вертикальному та горизонтальному напрямках. Даний пристрій вибрано найближчим аналогом. Найближчий аналог і винахід, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - гідрохвильовий лоток; - датчики навантажень (силові датчики); - модель гідротехнічної споруди; - модель гідротехнічної споруди закріплена над дном гідрохвильового лотка; - модель гідротехнічної споруди взаємодіє з датчиками навантажень (силовими датчиками). Недоліком даного пристрою є те, що дослідити хвильові навантаження на моделі гідротехнічних споруд похилого типу неможливо. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити удосконалений пристрій для вимірювання хвильових навантажень і тисків на моделі гідротехнічних споруд, в якому за рахунок іншого конструктивного рішення забезпечити вимірювання рівнодіючого хвильового навантаження, яке діє на проектовані укісні гідротехнічні споруди складної форми і точку його прикладення, а також хвильового тиску на лицевій поверхні моделі і протитиску під підошвою споруди датчиками тиску. Поставлена задача вирішена в пристрої для вимірювання хвильових навантажень і тисків на моделі гідротехнічних споруд укісних типів, що містить установлену над дном гідрохвильового лотка модель гідротехнічної споруди, яка взаємодіє з силовими датчиками, тим, що він містить горизонтальну несучу раму, установлену на дні гідрохвильового лотка, вертикальну раму і похилу раму для кріплення досліджуваних моделей гідротехнічних споруд укісних типів, при цьому горизонтальна несуча рама сполучена з вертикальною рамою укісним елементом і шарнірно з похилою рамою унизу, верхній кінець якої сполучений з укісним елементом штангою для вимірювання кута нахилу досліджуваної моделі гідротехнічної споруди, а силові датчики закріплені на похилій рамі. Окрім того, для моделювання різних конструкцій контрфільтрІв на ґрунтовій основі, на лицевій поверхні моделі закріплені датчики для реєстрації хвильового тиску, або під підошвою моделі закріплені датчики для реєстрації протитиску. За допомогою даного пристрою досліджувану модель гідротехнічної споруди у хвильовому лотку можна розташовувати в похилому положенні під будь-яким кутом і, в процесі дослідів, вимірювати рівнодіючу хвильового навантаження і точку його прикладення на лицевій поверхні моделі. Пристрій для вимірювання хвильових навантажень і тисків на моделі гідротехнічних споруд укісних типів зображений на кресленні, де: фіг. 1 - вигляд пристрою збоку в перерізі; 1 UA 100433 C2 5 10 15 20 25 фіг. 2 - вигляд в аксонометрії. Пристрій складається з наступних вузлів і деталей: горизонтальна несуча рама установки 1, вертикальна рама 2, укісний елемент 3, штанга для зміни кута нахилу досліджуваної установки 4, похила рама для зміни кута нахилу споруди 5, шарнір 6, досліджувана модель гідротехнічної споруди 7, нижній силовий датчик 8, верхній силовий датчик 9, бокова стінка лотка 10, дно гідрохвильового лотка 11. На кресленні також зображено статичний рівень води 12, хвильовий профіль 13, ґрунтову основу 14, контрфільтр 15, датчики тиску і протитиску 16. Пристрій, що заявляється, установлюється на дно лотка 11 горизонтальною несучою рамою 1, яка закріплена шарніром 6 з похилою рамою 5, що установлена з можливою зміною кута нахилу досліджуваної моделі гідротехнічної споруди 7, за допомогою штанги 4. На похилу раму 5, установлюються силові датчики 8 і 9, які з'єднані з досліджуваною моделлю гідротехнічної споруди 7. Щоб вимірювати хвильовий тиск і протитиск на лицьовій поверхні досліджуваної моделі гідротехнічної споруди 7 і під її підошвою установлюються датчики тиску і протитиску 16. Для цього під підошвою моделі необхідно влаштовувати ґрунтову основу 14 і контрфільтр 15. Пристрій працює наступним чином. Після влаштування ґрунтової основи 14 і контрфільтра 15 досліджувана модель гідротехнічної споруди 7 кріпиться до нижнього і верхнього датчиків 8, 9, що прикріплені до похилої рами 5 шарніром 6. За допомогою штанги 4 похила рама 5 установлюється в потрібному положенні за досліджуваним кутом нахилу досліджуваної моделі гідротехнічної споруди 7 і закріплюється за допомогою кріпильних гвинтів до укісного елемента 3. Досліджувана модель гідротехнічної споруди 7 може також оснащуватися датчиками тиску і протитиску 16, установленими на лицьовій поверхні моделі і на її підошві. У такому разі, після проведення кожного досліду можна контролювати точність вимірювання, зіставляючи рівнодіючу хвильового навантаження, виміряну в процесі експерименту з епюр хвильового тиску. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 1. Пристрій для вимірювання хвильових навантажень і тисків на моделі гідротехнічних споруд укісних типів, що містить установлену над дном гідрохвильового лотка модель гідротехнічної споруди, яка взаємодіє з силовими датчиками, який відрізняється тим, що він містить горизонтальну несучу раму, установлену на дні гідрохвильового лотка, вертикальну раму і похилу раму для кріплення досліджуваних моделей гідротехнічних споруд укісних типів, при цьому горизонтальна несуча рама сполучена з вертикальною рамою укісним елементом і шарнірно з похилою рамою унизу, верхній кінець якої сполучений з укісним елементом штангою для вимірювання кута нахилу досліджуваної моделі гідротехнічної споруди, а силові датчики закріплені на похилій рамі. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для моделювання різних конструкцій контрфільтрів на ґрунтовій основі, на лицевій поверхні моделі закріплені датчики для реєстрації хвильового тиску. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для моделювання різних конструкцій контрфільтрів на ґрунтовій основі, під підошвою моделі закріплені датчики для реєстрації протитиску. 2 UA 100433 C2 3 UA 100433 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4