Способ измерения осевого усилия гребного винта судна и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01L5/12 G01L5/13 G01L25/00 

1

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного винта и корпуса судна , и может быть использовано при измерении осевой силы гребного винта натурного судна в различных режимах плавания, в том числе.активном плавании во льдах.

Целью изобретения является повышение точности измерения осевого усилия гребного винта судна.

На фиг.1 представлена схема расположения датчиков продольной дефор- мации и перемещений гребного вала и их соединений с регистрирующей аппаратурой; на фиг.2 - датчик продольны перемещений; на фиг.З - осциллогра- фическая запись продольных деформа- ций и перемещений вала..

На гребном валу 1, установленном между дейдвудным уплотнением 2 и вкладышами 3 и 4 упорного подшипника 5, закреплены тензорезисторы датчика 6 продольных деформаций гребного вала, токосъемные кольца 7, дейдвуд ная облицовка вала 8.

Упругая балка 9 датчика продольных перемещений (фиг.2) оснащена электрическими преобразователями 10. Неподвижный конец упругой балки жестко закреплен на кронштейне 11, который закреплен на корпусе дейдвуд- ной трубы.

Противоположный конец балки через шарик 12, укрепленный в балке, упирается в торец 13 бронзовой облицовки гребного вала. Винт 14 позволяет осуществлять необходимый первоначаль ный прогиб балки, достаточный для измерения продольных перемещений гребного вала при его сжатии и вытягивании. Электрический выход датчика перемещений соединен напрямую с регистратором 15 и одновременно через дифференцирукщее устройство 16, е регистратором соединен также электрический выход датчика продольных деформаций вала,

Устройство,с помощью которого осуществляют способ, работает следующи образом.

При вращении в направлении вперед гребной винт развивает осевое усилие Т(t), которое прижимает вал 1 к вкладьшам 4 упорного подщипни- ка 5, Под действием усилия T(t) вал 1 получает продольную деформацию.

10

25

хиоi ых20

( а

. 35

преобразуемую тензорезисторами 6 в электрический сигнал, который записывается на ленте регистратора 15. Одновременно на ленте регистратора 15 записывается продольное перемещение x(t) вала 1, электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорезисторов 10, смонтированных на упругой балке 9.

На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал, пропорциональный второй производной x(t) от продольного перемещения гребного вала 1, этот электрический сигнал также поступает с тензорезисторов 10, но после двойного дифференцирования, осуществляемого дифференцирующим устройством 16,

1 ;

Таким образом, в любой момент ; времени tj на ленте регистратора мы „ имеем графическую запись величин осевого усилия Т продольного перемещения гребного вала х . и ускорения .

„ п продольных перемещении х,.

В момент реверсирования направления вращения гребного вала 1 и на гребном винте возникает осевое уси

лие Т., которое направлено в сторону вытягивания гребного вала из судна. В момент времени t , когда величина осевого .усилия Т . окажется равной силе трения гребного вала в дейдвуд- ном уплотнении, вал начнет движение в сторону вытягивания из судна и отойдет от вкладышей 4 упорного подшипника 5. Б момент времени t. гребной вал упрется во вкладьш 3 упорного подшипника 5, и с этого момента времени вал получит некоторую продольную деформацию, которая будет измеряться тензорезисторами 6, В промежутке времени от t до t гребной вал оказывается недеформированным, поэтому величина электрического сигнала датчика 6 продольной деформации в этом промежутке времени является начальным отсчетом осевого усилия гребного винта судна.

Определить промежуток времени от t до t только по графической записи продольной деформации К практи- чески не представляется возможным. На помощь здесь приходит графическая запись продольных перемещений гребного вала x(t). Перемещения х., обусловленные продольной деформацией гребного вала, сравнительно невелики и Составляют величину

EL 10.10

10

0,2 мм,

10- относительная продольная деформация гребного вала; мм - длина гребного вала.

Перемещение гребного вала Х. , связанное со свободным его движением между обкладками 3 и 4 упорного подшипника 5, составляет величину порядка 3-5 мм, преодолеваемую за сравнительно короткий промежуток времени. Этот процесс характерно проявляется на графической записи продольных перемещений x(t) гребного вала (фиг.З). По записи x(t) определяют промежуток времени наибольшей скорости изменения величины продольных перемещений x(t) при реверсировании.

Через середину этого промежутка (точка а ) приводят вертикальную прямую до пересечения с кривой графической записи продольной деформа;ЦИИ T(t).

Точка пересечения Ь соответствует недеформированному состоянию гребного вала, т,е, является искомым начальным отсчетом величины T(t).

Величину осевого усилия в некото-.

рых случаях определяют, формуле

например, по

T(t)- U(t) - Uo - ах (t А, где T(t) - осевое усилие в функции

времени; U(t) - электрический сигнал,

пропорциональный деформации вала; Uo - электрический сигнал,

соответствующий начальному отсчету;

10

15

x(t) - вторая производная сигнала датчика перемещения гребного вала;

а - козффициент пропорциональный массе гребного вала;

А - коэффициент.

Формула изобретения

1, Способ измерения осевого усилия гребного винта судна, заключающийся в измерении продольной деформации гребного вала, определении начального отсчета осевого усилия гребного винта и определении значения осевого усилия расчетным путем, о т0

5

лью повышения точности, одновременно с измерением продольной деформации гребного вала измеряют его продольное перемещение, реверсируют направление вращения гребного вала и. в момент, наибольшей скорости изменения величины продольного перемещения при реверсировании определеяют начальный отсчет осевого усилия,

2, Устройство для измерения осевого усилия гребного винта судна, со- Q держащее датчик продольной деформации гребного вала, размещенньй между дейдвудным уплотнением и упорным подшипником, и соединенный через то- косъемное устройство с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повьш1ення точности, в него между упорным подшипником и дейдвудным уплотнением введен датчик продольного перемещения гребного вала, неподвижная часть которого жестко соединена с корпусом судна, а подвижная установлена с возможностью скольжения по направляющей гребного вала, при этом выход датчика соединен с регистратором.

5

0

-к

1

(V

J 8v

.

X

Составитель В.Годзиковский Редактор Ю.Середа Техредjj.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Заказ 6390/28 Тираж .776Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, связанной с исследованием характеристик взаимодействия гребного виита и корпуса судна. Цель изобретения - повышение точности измерения осевого усилия гребного винта судна. Цри вращении в направлении вперед гребной винт развивает осевое усилие, которое прижимает вал 1 к вкладышам 4 подшипника 5. Под действием / / / / / т 28 61 Фи9.1 усилия вал 1 получает продольную деформацию, преобразуемую тензорезисто- рами 6 в электрический сигнал, ко- торый записывается на ленте регистратора 15, одновременно на последнем записывается продольное перемеш,ение вала 1. Электрический сигнал, пропорциональный продольному перемещению вала 1, поступает с тензорези- сторов, смонтированных на упругой балке. На ленте регистратора 15 записывается также электрический сигнал, пропорциональный второй производной от продольного перемещения вала 1, поступающий также на тензо- резистор, но после двойного дифференцирования блоком 16. В момент реверсирования вращения вала 1 на гребном винте возникает осевое усилие, если оно равно силе трения вала 1 , то он двигается в сторону вытягивания из судна и отойдет от вкла- дывашей 4 подшипника 5. Получаемая продольная деформация измеряется тан- зорезисторами 6. с.п. ф-лы, 3 ил. с e (Л со О5 ГчЭ со 05 со / да R л