Стенд для исследований судовой пропульсивной установки Советский патент 1988 года по МПК G01M10/00 

гчэ

00 tsD

4

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, в частности к средствам экспериментального исследования судовых пропульсивных установок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и диапазона режимов исследований.

На чертеже показана принципиальная схема стенда.

В состав стенда входят гидротруба 1 с импеллером 2 и приводным двигателем 3, регулятором 4 и измерителем 5, скорости потока в гидротрубе 1.

В рабочей части 6 гидротрубы 1 на приводных штангах 7 и 8 установлено крыло 9. Со штангами 7 и 8 соединены приводы 10 и 1 1 сообндения передней 12 и задней 13 кромкам крыла 9 периодических колебаний в виде, например, синусных механизмов. Последние состоят каждый из звена 14 (15) вращения с кривошипом 16 (17), взаимодей- ствуюш,им с совершаюш.ей в направляю- ших 18 возвратно-поступательное движение и соединенной с соответствующей штангой 7 и 8 кареткой 19.

Каждое из звеньев 14, 15 вращения приводится в движение через редуктор 20 и 21 от общего электродвигателя 22, снабженного маховиком 23, регулятором 24 и измерителем 25 частоты колебаний крыла 9.

В состав стенда входят также узел 26 регулирования фазового сдвига между колебаниями передней 12 и задней 13 кромок крыла 9 и измеритель 27 указанного сдвига.

Каждое из звеньев вращения 14 (15) выполнено с подвижным кривошипом 16 (17) с возможностью перемещения его по радиусу относительно оси 28 (29) вращения. Эта возможность обеспечивается сервоприводом 30 (31) изменения амплитуды колебаний соответствующей кромки 12 (13) крыла 9, выполненным в виде, например, электродвигателя 32 (33), связанного через ходовой винт 34 (35) и ползун 36 (37) с кривошипом 16 (17).

На каждом звене 14, 15 вращения установлен датчик 38 (39) положения кривошипа 16 (17), соединенный с измерителем 40 (41) амплитуды колебаний.

Узел 26 регулирования фазового сдвига выполнен в виде дифференциального зубчатого механизма 42, включенного входным 43 и выходным 44 валами между одним из редукторов (редуктор 20) и общим электродвигателем 22. При этом вал 45 управления дифференциального механизма 42 соединен с сервоприводом 46 регулирования фазового сдвига, например, электродвигателем с тормозом 47.

Стенд работет следующим образом.

При запуске общего электродвигателя 22, получающего питание от сети через регулятор 24, звенья 14, 15 приводов 10, 11 приходят во вращение. Посредством кривоши

пов 16, 17, каретки 19 и направляющих 18 вращательное движение звеньев 14, 15 преобразуется в возвратно-поступательное движение штанг 7 и 8, передней 12 и

задней 13 кромок крыла 9, которое осуществляется по гармоническому закону. Крыло 9, перемещаясь в объеме жидкости в рабочей части 6 гидротрубы 1, развивает силы сопротивления, которые через штанги 7, 8 преодолеваются приводами 10, 11. Указанные силы измеряются, измерительная аппаратура выделяет горизонтальную (упор) и вертикальную составляющую сил (на чертеже средства измерения сил не показаны).

Датчики 38 и 39, связанные через пол5 зуны 36 и 37 с кривощипами 16, 17, выдают на измерители 40, 41 сигналы о положении кривошипов 16, 17, т.е. об амплитуде колебаний передней 12 и задней 13 кромок крыла 9. Сдвиг по фазе между указанными колебаниями определяется взаимным

0 положением звеньев 14, 15 вращения приводов 10, 11. Взаимное положение звеньев 14, 15, т.е. фазовый сдвиг, измеряется посредством связанных с осями 28 и 29 вращения датчиков (например, сельсинов) из5 мерителя 27 фазового сдвига, подключенных к указателю измерителя 27 (например, дифференциально.му сельсину).

Подачей питания на электродвигатели 32, 33 сервоприводов 30, 31 через ходовые винты 34, 35 и ползуны 36, 37 осуществляется

0 перемещение кривошипов 16, 17, т.е. изменение амплитуды колебаний передней 12 и задней 13 кромок крыла 9. Эта операция осуществляется дистанционно без остановки эксперимента. После установления заданных амплитуд колебаний сервоприводы 30, 31

5 отключаются.

Аналогично без остановки эксперимента подачей питания на электродвигатель 47 сервопривода 46 осуществляется изменение фазового сдвига между колебаниями кромок 12 и 13 крыла 9. В зависимости от направления вращения сервопривода 46 и вала 45 управления выходной вал 44 дифференциального зубчатого механизма 42 начинает опережать входной вал 43 или отставать от него. Соответственно звено 14

5 вращения начинает опережать звено 15 вращения или отставать от него, фазовый сдвиг между колебаниями кромок 12 и 13 крыла 9 возрастает или умен-ьшается и после перехода через нуль меняет знак. После установления заданного фазового сдвига

0 сервопривод 46 отключается, узел 26 передает вращение с входного 43 на выходной 44. Создаваемая крылом 9 на щтангах 7 и 8, элементах приводов 10, 11, редукторов 20, 21 ..нагрузка носит знакопеременный характер. Ее колебания сглаживаются ма ховиком 23. Частота колебаний кромок 11, 12 крыла 9 измеряется измерителем 25.

Скорость потока жидкости в рабочей части (3 трубы 1 регулируется изменением

0

частоты вращения И1маеллера 2, приводимого во вращение приводным двигателем 3, получающим питание от сети через регулятор 4 (например, тиристорный преобразователь). Измерение скорости потока осуществляется измерителем 5.

Значительные функциональные возможности предлагаемого стенда позволяют ставить с его помощью разнообразные эксперименты. Помимо исследования динамики пропульсивной установки с колеблющимся крылом в квазистационарных режимах (при неизменных скорости потока в трубе 1, частоте колебаний кромок 11,12 крыла 9, амплитудных колебаний и фазовом сдвиге между ними) становится возможным также воспроизводить переходные режимы, в том числе процесс плавного увеличения тяги, созда- вае.мой крылом 9. Работа начинается при скорости потока в трубе 1, равной нулю, т.е. остановленных импеллере 2 и двигателе 3. Крылу 9 устанавливаются макси- мальньш углы разворота хорды относительно горизонтали соответствующим перемещением кривощипов 16 и 17 (кривощи- пом 17 устанавливается максимальная амплитуда колебаний задней 13 кромки крыла 9, кривощипом 16 устанавливается промежуточное значение амплитуды колебаний передней 12 кромки крыла 9). Фазовый сдвиг между колебаниями устанавливается положительным (т.е. задняя кромка 13 отстает от передней кро.мки 12. Двигатель 22 плавно разгоняют. По мере роста горизонтальной составляющей силы, создаваемой крылом 9, с учетом масс и сопротивления движению реального судна, плавно разгоняя двигатель 3 и импеллер 2, увеличивают от нуля скорость потока в рабочей части 6 трубы 1. По мере роста скорости потока в трубе 1 перемещение.м кривощипов 1, 17 уменьщают углы разворота крыла 9, чтобы поддержать их наивыгоднейщие значения. Процесс завершается выводом установки в квазистационарный режим при промежуточном или максимальном значении создаваемого крылом упора.

Формула изобретения

1. Стенд для исследований судовой пропульсивной установки, содержащий гидроди

намическую трубу с и.мпеллером и приводным двигателем, регулятором и измерителем скорости потока в этой трубе с рабочей частью, имеющей приводные щтанги для установки крыла судовой пропульсивной установки, соединенные с щтангами приводы для сообщения передней и задней кромкам этого крыла периодических колебаний в виде синусных механизмов, каждый из которых содержит звено вращения с кривощипом, взаимодействующим с кареткой, соверщаю- щей в направляющих возвратно-поступательное движение и соединенной с соответст- ствующей щтангой, электродвигатель с редуктором, снабженный маховиком, регулятором частоты колебаний крыла с приводом и измерителем этой частоты, а также узел регулирования фазового сдвига между колебаниями передней и задней кромок крыла с приводом и из.мерителем указанного сдвига, кинематически связанный со

звеньями вращения синусных механизмов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда и диапазона режимов исследований, звено вращения каждого из синусных механизмов

снабжено сервоприводом изменения амплитуды колебаний соответствующей кромки крыла, выполнено с подвижны.м вдоль радиуса этого звена посредством упомянутого сервопривода кривощипом и снабжено датчиком положения этого кривощипа и

измерителем амплитуды колебаний кромок крыла.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что звено вращения каждого из синусных .механизмов снабжено ходовым винтом, ус- тановленны.м вдоль радиуса этого звена

ползуном, связанным с, ходовым винтом с возможностью перемещения вдоль последнего и соединенным с кривощипом, а сервопривод изменения амплитуды колебаний кромок крыла выполнен в виде э,.чектродви

гателя с тормозом.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что узел регулирования фазового сдвига выполнен в виде дифференциального механизма, входной и выходной валы которого связаны с электродвигателем и редуктором, а вал управления кинематически связан с приводом этого узла, который выполнен в виде электродвигателя с тормозом.

1 cemtj

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, в частности к средствам экспериментального исследования су- довы.х пропульсивны.х установок. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей и диапазона режимов исследований. Стенд включает в себя регулятор частоты колебаний крыла, узел регулирования фазового сдвига между колебаниями передней и задней кромок крыла, а также регулятор амплитуды колебаний соответствующей кромки крыла, включающий в себя звенья вращения, подвижные кривошипы с возможностью перемещения их по радиусам относительно осей вращения. Все регуляторы содержат измерители частоты, фазового сдвига и амплитуды колебаний, а также сервоприводы регуляторов фазового сдвига, амплитуды колебаний. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. I сл