Устройство для моделирования обтекания водой самоходного плавсредства Советский патент 1992 года по МПК G06G7/57 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, может- быть использовано для моделирования обтекания водой самоходных плав-1 средств, в частности судов-катамаранов, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 15625 3

Известно устройство для моделирования обтекания водой самоходного плавсредства, содержащее блок регистрации, блок моделирования гребного винта, выполненный в виде первого4 соленоида, источник переменного напряжения, первый выход которого подключей к первому выводу первого соленоида, измерительного элемента, первый вывод которого подключен к первому входу блока регистрации, блок моделирования объема самоходного плавсредства, выполненный в виде первой и второй катушек индуктивности, расположенных соответственно на первом и втором диэлектрических каркасах, блок моделирования глубины погружения самоходного плавсредства, состоящий из плоского диэлектрического основания, трех диэлектричес7 ких направляющих стоек и диэлектри(к

vl

со сд

00

-si

Ј

ю

ческой горизонтальной планки, жестко закрепленной на диэлектрическом основании, блок моделирования коэффициента гидродинамического давления, включающий виток из электропроводящего материала, и задающий индукционный датчик, которые связаны между собой индуктивно, причем в блоке моделирования глубины погружения самоходного плавсредства три диэлектрические направляющие стойки расположены перпендикулярно плоскому диэлектрическому основанию и жестко закреплены на нем, при этом вторая и третья диэлектрические направляющие стойки расположены на оси, параллельной длине плоского диэлектрического основания, первый и второй выводы индукционного датчика подключены соответственно к второму входу блока регистрации и второму выводу измерительного элемента, установленного с возможностью перемещения на горизонтальной .направляющей планке параллельно оси, на которой расположены вторая и третья диэлектрические направляющие стойки, причем измерительный индукционный датчик электромагнитно связан с первой и второй катушками индуктивности, установленными соответственно на первой и второй диэлектри ческих направляющих стойках с возможностью передвижения вдоль них, на третьей диэлектрической направляющей стойке установлен первый соленоид, - второй вывод которого подключен к первому выводу второй катушки индуктивности, первый вывод витка из электропроводящего материала блока моделирования коэффициента гидродинамического давления - к второму выходу источника переменного напряжения, причем устройство дополнительно содержит четвертую и пятую диэлектрические направляющие стойки, третью катушку индуктивности, расположенную на диэлектрическом каркасе, установленном между первым и вторым диэлектрическими каркасами на четвертой диэлектрической направляющей стойке, расположенной на одной оси с первой и второй диэлектрическими направляющими стойками, и второй соле-- ноид, установленный на пятой вертикальной направляющей -стойке, причем ось, на которой расположены первая и пятая диэлектрические направляющие стойки, параллельна оси, на которой расположены вторая и третья вертикаль

5

ные направляющие стойки, вывод второй катушки индуктивности соединен через третью катушку индуктивности, второй соленоид и первую катушку индуктивности с вторым выводом витка из электропроводящего материала, при этом четвертая и пятая диэлектрические направляющие стойки жестко закреплены перпендикулярно основанию, катушки индуктивности и соленоиды расположены в одной плоскости, параллельной диэлектрическому основанию.

Известное устройство используют для изучения гидродинамического поля (ГДП-) продольной составляющей Wx, вызванной скорости W и давления, возникающих при движении судов-катамаранов о Однако, когда необходимо исследовать ГДП полупогруженных катамаранов, имеющих погруженные торпе- дообразные корпуса с вертикальными стойками крылового профиля, то точность моделирования недостаточна, так как не учитывается обтекание вертикальных стоек.

Таким образом, недостатком известного устройства является недостаточная точность моделирования ГДП полупогруженных катамаранов.

Цель изобретения - повышение точности моделирования за счет учета ГДП вертикальных крыловых стоек полупогруженного катамарана.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования обтекания водой самоходного плавсредства введен блок моделирования крыловых стоек,расположенный поверх блока моделирования объема са- 0 моходного плавсредства, параллельно его оси и выполненный в виде двух обмоток, нанесенных на диэлектричес - кие каркасы в форме крыла, каждая из которых подключена через перемен- 5 ный резистор параллельно соответствующей катушке индуктивности блока моделирования объема самоходного плавсредства.

На фиг.1 представлено полупогру- 0 женное самоходное плавсредство, вид сбоку; на фиг.2 - принципиальная , блок-схема устройства; на фиг.З - схема блока моделирования глубины полупогруженного самоходного плавсредст- 5 ва; на фигД - блок моделирования ( крыловых стоек, вид сбоку и разрез А-А.ь

Устройство содержит блок 1 моделирования объема самоходного плав

5

51

средства, выполненный в виде двух катушек 2 и 3 индуктивности, блок 4 моделирования объема ускоренного потока между корпусами самоходного плавсредства, выполненный в виде катушки 5 индуктивности, блок 6 моделирования гребных винтов, выполненный в виде двух соленоидов 7 и 8, источник 9 переменного напряжения, блок 10 моделирования коэффициента гидродинамического давления, включающий виток из электропроводящего материала 11, электромагнитно связан ный с задающим индукционным датчиком 12, измерительный элемент 13, блок 1А регистрации и блок моделирования глубины погружения самоходного плавсредства, состоящий из плоского диэлектрического основания 15, вертикальных направляющих стоек 16-20 и горизонтальной направляющей планки 21 с ползуном 22 и подпружиненным карандашом 23 о

Модели корпусов самоходного плавсредства выполнены в виде обмоток катушек 2 и 3 индуктивности, нанесенных на диэлектрические каркасы Для моделирования ускорения потока между корпусами самоходного плавсредства применена третья катушка 5 индуктивности, расположенная между катушками 2 и 3 Все обмотки катушек 2,5 и 3 расположены соответственно на вертикальных направляющих стойках 16-18, причем расстояние между обмотками и их линейные размеры пропорциональны модулируемым величинам„ Обмотки соленоидов 7 и 8 имеют переменный шаг намотки витков, уменьшающихся в направлении от обмоток катушек 2 и 3 к концу пропорционально коэффициенту попутного потока. Обмотки соленоидов 7 и В расположены соответственно на стойках 20 и 1S. Обмотки катушек 2,3,5 соленоидов 7 и 8 включены между собой и в цепь источника 9 последовательно. При последовательном соединении обмоток катушек 2,5 и 3 обмотка катушки 5 имеет направление, противоположное направлению обмоток катушек 2 и 3, поскольку в моделируемом процессе ГДП давлений корпусов должны складываться,, Аналогично, направление обмоток соленоидов 7 и 8 противоположно направлению намотки в обмотках катушек 2,5 и 3.

Для обеспечения моделирования ГДП крыловых стоек полупогруженного

35871

катамарана в устройство введен блок моделирования крыловых стоек, выполненный в виде двух обмоток катушек 2k и 2$, каждая из которых нанесена на диэлектрической крыловой каркас 26 и 27, включена параллельно через переменный резистор 28 и 29 к соответствующим катушкам 2 и 3 индуктивнос- ,0 ти и установлена на соответствующей стойке 16 и 18.

Устройство работает следующим образом,

-,0бмотки катушек 2,3,5,2,25 и соленоидов 7,8 модели обтекаемого тела устанавливают на направляющих стоек 16-20 нэ расстоянии h по вертикали от измерительного элемента 13i Величина h в масштабе соответствует глубине места, в котором необходимо определить картину обтекания. На обмотки катушек 2,3,5,2,25, соленоидов 7,8 и виток 11 подается переменно электрическое напряжение от источника 9. При прохождении переменного электрического тока по бмоткам катушек 2,3,5,2,25 и соленоидам 7,8 вокруг них создается переменное магнитное поле, имитирующее

30 согласно магнитогидродинамической аналогии, гидродинамическое поле скоростей W, вызванное набегающим потоком при обтекании подводных корпусов и крыловых стоек полупогруженного

35 катамарана при работе его гребных винтов о При этом с помощью переменных резисторов 28 и 29 в обмотки катушек 2k и 25 подают ток i4, а в обмотки 2 и 3 - ток i, определяемый

40 из соотношений

20

25

ii 2§iH ASyL

lcs2v CS2

где S.L - площадь модели и длина

подводных корпусов; V - скорость хода полупогруженного катамарана; С и S - коэффициент сопротивления и площадь вертикальных крыловых стоек. Величины токов i и 1г, определяются, например, по амперметрам, на

фиг,1 не указанным.

Для исследования продольной составляющей Wx измерительный элемент 13 устанавливают по направлению движения V, т.е. по оси ОХ„

7

Перемещая на ползуне 22 измерительный элемент 13 по планке 21 и о нованию 15, побиваются компенсации наведенных ЭДС в датчике 12 и измерительном элементе 13 и при помощи карандаша 23 ставят точку. Затем сдвигают планку 21 и снова перемещением элемента 13 компенсируют наведенные ЗДСо Так поступают, пока на миллиметровой бумаге, расположенной на основании 15, не получат ряд точек, по которым строят кривую рав

ных значений Wx.

Переход от полученных значений Wx к давлению &р производят по Формуле

Ар pvwx,

где р - массовая плотность воды;

V - скорость движения ПА-катама ранас

Затем изменяют высоту h и все операции повторяют. Получают новые кривые равных составляющих W и давлений на другой глубине

Для получения семейства кривых равных значений W и давления (с разными значениями), изменяя положение датчика 12 относительно витк

изолинии W

8

11, задают новые значения напряженности магнитного поля и строят новые

изолинии W

х

В результате моделирования получают совокупность изолиний и изобар, характеризующих ГДП полупогруженного катамарана, состоящего из подводных торпедообразных корпусов с вертикальными стойками крылового профиля.

Ь о р м у л а изобретения

Устройство для моделирования об- , текания водой,самоходного плавсредства по авТоСВо № 15629 3, отличающееся тем, ,что, с целью повышения точности моделирования за счет учета гидродинамического по- 0 ля вертикальных крыловых стоек, в него введен блок моделирования крыловых стоек, расположенных поверх блока моделирования объема самоходного плавсредства параллельно его оси и 5 выполненный в виде двух обмоток, нанесенных на диэлектрические каркасы в форме крыла, каждая из которых подключена через переменный резистор параллельно соответствующей катушке индуктивности блока моделирования

О

объема самоходного плавсредства.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - повышение точности моделирования за счет учета гидродинамического поля веотикальных крыловых стоек. Устройство содержит блок моделирования объема самоходного плавсредства, выполненный в виде двух катушек индуктивности, блок моделирования объема ускоренного потока между корпусами плавсредства, выполненный в виде катушки индуктивности, блок моделирования гребных винтов, выполненный в виде двух соленоидов, и источник переменного напряжения, блок моделирования коэффициента гидродинамического давления, имеющий виток из электропроводящего материала, электромагнитно связанный с задающим индукционным датчиком, измерительный элемент, блок регистрации и блок моделирования глубины погоуже- ния судна-катамарана, состоящий из плоского диэлектрического основания, вертикальных направляющих стоек и горизонтальной направляющей планки с ползуном и подпружиненным карандашом, обмотки с резисторами. 4 ил. . о S (Л

Фие.1

/

А

у

8

)

С

d

Ю7.18

1№ Ш7 / I 28.29

0I±S

Фиг 2

Г7

/

19,20

Фиг.З

L

2М5

26,27

2№

Фиг4

J.A

28,29

/

/