Динамометр для измерения усилий на модели гребного винта Советский патент 1983 года по МПК G01L1/04 B63B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для определения гидрод намических, центробежных и инерци-онных усилий, возникающих на лопас тях модели гребного винта при его работе. Известно устройство для экспери ментального определенияjусилий, возникающих на лопастях гребного винта регулируемого шага, выполнен ное в виде цилиндрического стакана встроенного в ступицу гребного вин и оснащенное измерительными преобр зователями, расположенными на наруж ной поверхности этого стакана в дву сечениях Cl3. Недостатком такого устройства я ляется низкая точность определени упора,вычисляемого по разности дву близких по значению величин изгибающего момента, а также невозможность измерения скручивающего момента на лопасти и изгибающего момента на винте в целом. Известен динамометр для измерения усилий на модели гребного винта, содержащий корпус, измеритель суммарного изгибающего момента и соединенный с ним измеритель упора и изгибающего момента на лопасти гребного винта. Однако известный динамометр не позволяет осуществлять измерение скручивающего момента на лопасти гребного винта. Цель изобретения - обеспечение однйвременного измерения упора и изгибающего момента на отдельной лопасти и изгибающих моментов на винте в целом, а также скручивающего момента относительно оси поворота лопасти. Указанная цель достигается тем, что в динамометре для измерения ус лий на модели гребного.винта, содержащем корпус, измеритель суммар ного изгибающего моментй и соединенный с ним измеритель упора и из гибающего момента на лопасти гребного винта , корпус динамометра вы полнен из двух соединенных между собой по плоскости диска винта час тей, причем в одной из частей расположен измеритель суммарного изги бающего момента, а внутри корпуса между его частями установлен упруг чувствительный элемент в .виде цилиндрического стакана, заключенно90го между двумя фланцаг, один из которых жестко соединен с корпусом, а другбй - с одной из лопастей гребного винта, при этом внутри упомянутого стакана концентрично ему встроен стержень, один конец которого жестко связан с фланцем указанного стакана жестко соединен- ным с корпусом, а другой конец стержня шарнирно соединен с фланцем лопасти гребного винта. На фиг.1 показан динамометр,разрез, вид сбоку; на фиг.2 - сечеi te А-А на фиг Л по осям лопастей j на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.ТДпо осям стяжных болтов J. Динамометр содержит измеритель 1 суммарного изгибающего момента на винте, корпус, выполненный из двух частей 2 и 3 цилиндрический стака измерителя сил на отдельной лопасти с фланцами 5 и 6, оснащенный электрическими преобразователями 7, стержень 8 с шарниром 9 и тензорезисторами 10. Разъемные половины корпуса динамометра закрепляются стяжными болтами 11, фиксируя лопасти 12. Цилиндрический стакан закреплен в корпусе динамометра винтами 13. Измерительная лопасть 1 закреплена Hai цилиндрическом стакане винтами 15 с помощью двух половин разрезной шайбы 46. Стержень 8 одним концом жестко связан G фланцем 5 с помощью винта 17 и, шайбы 18. Штифт 19 и паз 20 в основании стержня включают его закручивание при закреплении всстакане Другой конец стержня удерживается в стакане силами трения между ним и конусной головкой 21. Выводы от тензорезисторов через отверстия 22 подведены к штепсельному разъему 23. С корпусом динамометра соединен обтекатель 24. Сбор.ка динамометра и закрепление лопастей производится следующим обра- зом. В корпусе 2 -жестко закрепляют двумя винтами 13 стакан 4 с предварительно закрепленным в нем стержнем В., Вставляют в отверстия корпуса лопастиi 12, и с помощью винтов 11 предварительно скрепляют части корпуса 2 и 3. Часть комля лопасти 12, перекрывающей, винты 13 выполнена разрезной (на фиг.1 эти детали не показаны ; Устанавливают другие два винта 13 в часть корпуса 3. После разворота лопастей 12 на заданный шаг окончат

твльно стягивают части корпуса 2 и 3 и затягивают два винта 13 в части корпуса 3« Закрепляют снятую

I часть комля лопасти 12, перекрывающую винты ТЗ. Устанавливают во фланце 6 лопасть Ни закрепляют ее с помощью винтов 15 и разрезной шайбы 1в.

Динамометр работае следующим образом.

Силы, действующие на исследуемую лопаст ь 1, предет авляющиа собой сложную нагрузку, деформируют стакан А и стержень 8. При этом нормальные силы (вес лопасти, центробежная сила ) воспринимаются жестким в осевом направлении стаканом.

Скручивавшие и изгибающие моменты, действующие на лопасть , деформируют стакан , на наружной поверхности которого наклеены тензорезисторы 7 вдоль образующей стакана и под углом kS°K ней. Из тензоре зисторвв, закрепленных под углом kS образован измерительный мост момента скручивания лопасти. Из тензорезисторов, закрепленных вдоль образущей

стакана, составлен измерительный мос изгибающего момента лопасти. Независимое измерение изгибающего момента и момента скручивания лопасти осуществляется благодаря пространственной ориентации тензорезисторов по соответствующим осям главных напряжений от этих нагрузок и схеме их включения в измерительный

мост.:

. Деформации скручивания практически не передаются на стержень 8, размещенный внутри стакана,так как величина касательных напряжений скручивания является линейной функцией радиуса и, соедовательно, на стержне малого радиуса касательные напряжения весьма малы. Незначительные остаточные напряжения скручивания стержня снимаются благодаря шарниру 9.

Упор лопасти, направленный поперек оси стакана , деформирует стакан и стержень 8 ТензорезистсфЫ 10 преобразуют эту деформацию в пропорциональный ей электрический сигнал. Изгибающий момент лопасти не пере

дается на стержень, а полностью

воспринимается стенками стакана k. При деформации стакана, обусловленной изгибающим лопасть 1 моментом, лопасть разворачивается вокруг шарнира 9 деформируя стержень 8. Таким образом, измерение упора лопасти производится без вредного влияния скручивающего и изгибающего моментов.

Для изменения шага винта снимают обтекатель 2, отдают винты П и разворачивают лопасти 12 до определенного угла в соответствии с разметкой, выполненной на комле лопастей. Для перестановки лопастей 1 снимают ее комель, отдают винты 15 прижимащие разрезную шайбу 16, и разворачивают лопасть. После этого закрепляют перечисленный детали в обратнсм порядке.

Использование предлагаемого динамометра обеспечивает одновременное измерение упора и изгибащего момента на отдельной лопасти, изгибающих моментов на винте в целом, а также скручивающего момента отно сительно оси поворота лопасти, что дает сокращение времени проведения испытаний модели гребного винта.

ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ НА МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА, содержащий корпус, измеритель суммарного изгибающего момента и соединенный с ним измеритель упора и изгибающего момента на лопасти гре ного винта .отличающийс я тем, что,, с целью обеспечения .одновременного измерения упора и изгибающего момента на отдельной .К1 лопасти и изгибающих моментов на винте в целом, а также скручивающего момента относительно оси поворота лопасти, корпус динамометра выполнен из двух соединенных между собой по плоскости диска винта частей, причем в одной из частей расположен измеритель суммарного изгибающего момента, а внутри корпуса между его частями установлен упругий чувствительный элемент в виде цилиндрического стаканл, заключенного между двумя фланцами, которых жестко соединен с корпусом, а другой - с одной из лопастей гребного винта, при этом внутри упомянутого стакана концентрично ему встроен стержень, один конец которого жестко связан с фланцем указанного стакана, жестко соединенным с корпусом, а другой конец стержня шарнирно соединен с фланцем лопасти гребного винта.

6-5