Устройство для моделирования обтекания водой кабеля буксируемой океанографической системы Советский патент 1990 года по МПК G06G7/50 

лолзун 31 с фиксатором 32, четвертую диэлектрическую планку 33, обойму 34 с ка- tymKOH 35 индуктивности,, блок моделирова- ;ния характеристик магнитного поля кабеля. Достижение поставленной цели обеспечено

благодаря введению в устройство второй гибкой металлической петли, плоской диэлектрической пластины, второй вертикальной рейки 4, шестого ползуна, а также новым конструктивным связям. 5 ил. ,

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования обтекания водой элементов буксируемых океанографических систем. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Устройство для моделирования обтекания водой кабеля буксируемой океанографической системы содержит блок 1 моделирования внешних воздействий, состоящий из первой гибкой металлической петли 2 с шариками 3, диэлектрического каркаса 4, планок 5 и 6, блоков 7 и 8, нитей 9 и 10, грузов 11 и 14, диэлектрической планки 15, ползунов 16-18, нитей 19 и 20, диэлектрических колец 21 и 22, первую вертикальную рейку 23, кронштейны 24, ползуны 25 и 26, карандаш 27, вторую гибкую металлическую петлю 28, форма которой аналогична первой гибкой металлической петле 2, плоскую диэлектрическую пластину 29, вторую вертикальную рейку 30, шестой ползун 31 с фиксатором 32, четвертую диэлектрическую планку 33, обойму 34 с катушкой 35 индуктивности, блок моделирования характеристик магнитного поля кабеля. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство второй гибкой металлической петли, плоской диэлектрической пластины, второй вертикальной рейки 4, шестого ползуна, а также новым конструктивным связям. 5 ил.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, касается усовершенствования известного устройства по авт.св. СССР Ns 1316014 и может быть использовано для моделирования магнитного поля буксиру- :емых океанографических систем, а также в учебном процессе для демонстрации формы петли кабеля и исследования ее характеристик.

Целью изобретения является повыше- ние точности работы устройства.

На фиг.1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 - его блок-схема; на фиг.З- шестой ползун с двумя отверстиями и фиксатором; на фиг.4 - взаимное располо- жение гибких металлических петель и катушки индуктивности измерительного Индукционного датчика; на фиг.5 - петля |кабеля буксируемой океанографической си- ртемы.

1Устройство (фиг.1) содержит блок 1 мо- елирования внешних воздействий, состоящий из первой гибкой металлической петли

2с диэлектрическими шариками 3, диэлектрического каркаса 4, диэлектрических пла- нок 5 и 6, диэлектрических блоков 7 и 8, |нитей 9 и 10, грузов 11 - 14, диэлектриче- Ькой планки 15, ползунов 16- 18, нитей 19 20, диэлектрических колец 21 и 22, пе рвую ;вертикальную рейку 23, кронштейны 24, ползуны 25 и 26, карандаш 27, вторую гибкую металлическую петлю 28, форма которой аналогична первой металлической,

петле 2, плоскую диэлектрическую пластину

29, вторую вертикальную рейку 3.0, шестой ползун 31 с фиксатором 32, четвертую диэлектрическую планку 33, обойму 34 с катушкой 35 индуктивности, блок 36 моделирования характеристик магнитного .поля кабеля, состоящий из металлического кольца 37 и задающего индукционного датчика 38, выполненного в виде катушки 39 индук- тивности, блок 40 регистрации, измерительный индукционный датчик 41, также выполненный в виде катушки индуктивно- рти, и генератор 41 переменного напряжения (фиг.1 и 2). Ползун 31 имеет двд сквозных отверстия 42 на передней и задней его стенках (фиг.З), а обойма 34 - штыри 43 (фиг.4),

Устройство работает следующим обра- зом.

Прежде чем приступить к работе, устанавливают линейный и силовой масштабы моделирования, рассматривая уравнение катенарной кривой ВОС (1) и цепной линии ЬОс (2) с началом координат в точках О (фиг.1 и 5);

(chV- ); 0)

()

(2)

где Т напряжение вдоль буксируемого кабеля ВОС;

г погонное гидродинамическое сопротивление буксируемого кабеля, обтекаемого жидкостью со скоростью v под углом 90°;

X и У - координаты буксируемого кабеля ВОС, принимающего при буксировке со скоростью V форму катенарной кривой (1), с началом координат в точке О (в этом случае весом кабеля в воде пренебрегают);

горизонтальная составляющая натяжения цепочки ЬОс, образованной гибкой металлической петлей 2 (цепочки);

X и у - координаты цепочки, принимающей в поле силы тяжести g форму цепной линии (2) с началом координат в точке 0.

Из выражений (1) и (2) следует, что форма буксируемого кабеля ВОС будет подобна форме цепочке ЬОс, если выполняются условия;

7 (3)

у

21 У. -1 Л X У L m

(4)

у

где I и L - длина цепочки ЬОс и буксируемого кабеля ВОС;

m линейный масштаб.

Условие (3) соблюдается и для приложенных к буксируемому кабелю сил, например, отводящего аппарата;

Г2 у

РТ W2 Г

(5)

Кроме того, сказанное справедливо и для отрезков кабеля АВ и АС, т.е. в потоке жидкости они также принимают форму катенарной кривой (1) и их моделируют также цепочками аЬ и ас.

В соответствии с выбранным линейным масштабом mii Li берут гибкий провод 2 (с грузиками-шариками 3) с любой погонной 5 массой Y (при этом диэлектрические шарики 3 могут быть нанизаны или привязаны). Затем согласно (3) и (5) рассчитывают вес pi и Р2 грузиков 11 - 14 по заданным величинам Т, г, PI, Р2, X .10

Собирают узлы устройства согласно фиг.1 и 2. Кольца 21 и 22, грузы 11 - 14 подвешивают при помощи быстросьемных элементов (например, крючков). Поскольку грузы 11 и 12 имитируют горизонтально со- 15 ставляющую сил PI отводящих аппаратов, то, перемещая ползуны 17 и 18 по направляющим планкам 5 и 6 с блоками 7 и 8, располагают нити 9 и 10 горизонтально. В этом случае гибкая петля 2 (аЬОс) с шарика- 20 ми 3 принимает форму буксируемой петли кабеля.

На пластине 29 выкладывают вторую металлическую петлю 28 (например, гибкий провод) по форме, аналогичной форме пер- 25 вой металлической петли 2. Вторую гибкую петлю 28 подключают к выходу генератора 41 переменного напряжения встречно-параллельно гибкой петле 2.

Для определения градиентов (напри- 30 мер, Нхх по оси ОХ) магнитного поля петли кабеля двое, перемещая По планке 33 ползун 31 и в переднем сквозном отверстии 42- рейку 30, устанавливают пластину 29 в положение, при котором гибкие петли 2 и 28 35 располагаются по оси ОХ на расстоянии ДХ (фиг.2 и 4), запитывают гибкие петли 2 и 28 переменным током i от генератора 41 переменного напряжения (например, звукового генератора), размещают задающий индук- 40 ционный датчик 38 на каком-то расстоянии от оси металлического кольца 37,.устанавли- вают при помощи рейки 23 обойму 34 с катушкой 35 в плоскости измерения, отстоящие на заданном расстоянии от плоскости 45 петель 2 и 28, и путем перемещения ползуна 16 (вправо-влево) по планке 15 находят точку, в которой наблюдают по блоку 40 регистрации компенсацию заданной датчиком 38 величины напряженности магнитного по- 50 ля. Эту точку отмечают карандашом 27 на миллиметровке (бумаге), которую предварительно крепят на основание каркаса 4. Значение градиента Нхх получено за счет подключения петель 2 и 28 на вход генерато- 55 ра 41 переменного тока встречно-последовапст пл

тельно и противоположного направления тока в них. При таком подключении измерительный индукционный датчик 35 производит измерение разности на пряже нностей Hxd - Hxl.

Далее при помощи ползунов 25 и 26 сдвигают планку 15 (вверх или вниз) на некоторое расстояние и снова путем передвижения (влево-вправо) ползуна 16 находят точку, в которой наблюдается компенсация поля. Эту точку отмечают карандашом на миллиметровой бумаге. Так поступают несколько раз. Поскольку задающий датчик 38 остается на месте, т.е. величина напряженности задающего поля остается постоянной, то отмеченные точки соответствуют изолинии напряженности Hxd - Hxl магнитного поля петли кабеля. Поделив полученное значение напряженности изолинии на известное расстояние АХ, находят величину градиента

Нхх -

Hxd - Hxl

АХ

Аналогичным образом поступают при определении градиентов по осям OY и OZ. т.е. Нуу и HZZ. Для этого при помощи пластины 29 устанавливают гибкую петлю 28 относительно гибкой петли 2 на расстояние А Y и А Z (фиг.4), а катушку (измерительный индукционный датчик) 35 - по оси OY и OZ.

Формула изобретен и я

Устройство для моделирования обтекания водой кабеля буксируемой океанографической системы по авт.св. Мг 1316014, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительная гибкая металлическая петля, плоская диэлектрическая пластина, вторая вертикальная рейка, шестой ползун, четвертая диэлектрическая планка, причем дополнительная гибкая петля имеет идентичную основной гибкой металлической петле форму, закреплена на плоской диэлектрической пластине и подключена первым и вторым выводами соответственно к второму и первому выходам генератора переменного напряжения, шестой ползун кинематически соединен с четвертой диэлектрической планкой, которая установлена на верхней стойке диэлектрического каркаса, вторая вертикальная рейка продета через вертикальное сквозное отверстие шестого ползуна и жестко соединена с плоской диэлектрической пластиной.

J7W

Ч-l---./ I I.

;j/

Фиг2

;j/4f

--./

j/

Фиг.З

Фиг.

-/r

фиг. 5