Способ определения давления воздуха и напряжения тангенциального трения на взволнованной свободной поверхности воды путем моделирования волн и шероховатости их поверхности и устройство для его осуществления Советский патент 1962 года по МПК G01L7/02 G06G7/48 

Известные способы определения давления воздуха и напряжения тангенциального трения на взволнованной свободной поверхности воды путем моделирования волн и шероховатости их поверхности, основанные на обдувании в аэродинамической трубе твердой модели волн, не обеспечивают точного определения измеряемых параметров из-за прилипания прилегающих частиц воздуха к поверхности модели.

Предлагаемый способ отличается тем, что свободную поверхность волн моделируют гибкой лентой, имеющей заданную щероховатость. Ленту перемещают воздушным потоком заданной скорости относительно модели плоской волны с наличием переносной скорости. Указанное отличие позволило исключить прилипание частиц воздуха к поверхности модели волн и повысить точность определения измеряемых параметров.

Отличительной особенностью устройства для осуществления предлагаемого способа является установка оси вращения крыльчатки вдоль геометрической оси цилиндра. По внутренней поверхности цилиндра закреплены модели плоских волн, на поверхность которых наложена соверщающая продольные колебания гибкая лента, удерживаемая роликами.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - ролики и лента.

Устройство выполнено в виде цилиндра / с горизонтальной осью, внутри которого помещена крыльчатка 2 с лопастями 3. Ось вращения крыльчатки совпадает с геометрической осью цилиндра /. На внутренней поверхности цилиндра закрепляются модели плоских волн. На фиг. 1 показаны только две модели плоских волн АБ и БВ, где точка Б является граничной точкой моделей.

№ 146973- 2 Модели волн должны легко сменяться, так как их количество и форма подбираются из условия определения давления воздуха и напряжения тангенциального трения на взволнованной поверхности воды для всех возможных вариантов.

Для повышения точности определения измеряемых параметров периметр цилиндра / должен значительно превосходить длину моделей волн в целое число раз, так как при этом удается избежать ошибки, связанной с искривлением движения воздушного потока. Каждая модель плоской волны имеет своими границами вершины и ложбины, что облегчает соединение их друг с другом.

Воздушный поток создается при вращении крыльчатки 2, число оборотов которой определяется из условия моделирования заданной скорости ветра относительно модели плоской волны с наличием переносной скорости. Давление у поверхности моделей волн измеряется дифференциальными манометрами. На фиг. 1 показаны выводы 4 к 5 только двух манометров.

На поверхности моделей плоских волн наложена гибкая лента 6 (см. фиг. 2), которая совершает продольные колебания и удерживается роликами 7 и S. Лента 6 изготовляется из резины минимальной толшины, благодаря чему она может испытывать продольные колебания, аналогичные тем, которые происходят в поверхностном слое реальной волны. Для придания ленте необходимой жесткости в поперечном направлении в резину вставляются тонкие металлические спицы. Лента 6, увлекаемая воздушным потоком, будет двигаться вдоль поверхности моделей плоских волн.

Для определения скорости перемешения ленты 6 на ее поверхность наносятся штрихи. Движение штрихов фотографируют при помоши оптики. При этом скорость движения ленты можно изменять за счет придания ее поверхности заданной шероховатости, что достигается соответствуюшей обработкой материала ленты. Тангенциальное трение на взволнованной свободной поверхности определяется путем измерения усилия на внешних поверхностях роликов 7 к 8. Установив манометры вблизи моделей плоских волн, можно измерить давление воздуха в непосредственной близости к поверхностям волн.

Предлагаемые способ и устройство могут найти применение в океанографии при проведении различных исследовательских работ.

Предмет изобретения

1.Способ определения давления воздуха и напряжения тангенциального трения на взволнованной свободной поверхности воды путем моделирования волн и шероховатости их поверхности, отличаюш.ийся тем, что, с целью исключения прилипания частиц воздуха к неподвижной поверхности модели волн и повышения точности определения измеряемых параметров, свободную поверхность волн моделируют гибкой лентой, имеюшей заданную шероховатость и принудительно перемешаемой воздушным потоком заданной скорости относительно модели плоской волны с наличием переносной скорости.

2.Устройство для осушествления способа по п. 1, выполненное в виде цилиндра и содержащее крыльчатку, вращаемую с заданной скоростью, модели волн и датчик давления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности осуществления способа, ось вращения крыльчатки установлена вдоль геометрической оси цилиндра, а по внутренней поверхности цилиндра закреплены модели плоских волн, на поверхность которых наложена совершающая продольные колебания гибкая лента, удерживаемая роликами.