Устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова Советский патент 1993 года по МПК A01K79/00 

Фиг.1

одной стороне которого расположены от- вфстия 2, взаимодействующие с фиксирующими элементами 3, закрепленными на торцах деревянных цилиндров 4, снабженных однослойными обмотками 5, нанесенными на их боковую поверхность. Плоскости витков обмоток 5 перпендикулярны продольной оси ОЮ2 каждого цилиндра 4. При расположении на брусе 1 цилиндры 4 соприкасаются своими обмотками 5, которые соединены между собой последовательно проводом б и подключены проводами 7 к источнику переменного напряжения 8. В устройство введены первое 12

и второе 13 переменные сопротивления и дополнительный набор цилиндров 14 с однослойными обмотками 15. Каждый цилиндр 14 с обмоткой 15 расположен внутри соответствующего цилиндра 4 так, что их продольные оси OOi и ООа направлены перпендикулярно одна другой. Обмотки 15 соединены между собой проводом 16 последовательно и .подключены через переменное сопротивление 12 к источнику переменного напряжения 8 параллельно обмотками 5, в цепь которых последовательно включено переменное сопротивление 13, 2 ил.

Использование: для изучения в учебном процессе гидродинамического поля деталей орудий лова з виде прямых цилиндров, обтекаемых потоком воды под углом к его продольной оси, Сущность изобретения: устройство содержит квадратный брус 1, на

Изобретение относится к промышленному рыболовству и может быть использова- вано для моделирования и изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму прямого цилиндра, обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси.

Наиболее близким техническим решением является устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, содержащее стержень, выполненный из диэлектрического материала, установленные на стержне цилиндры с фиксирующими элементами и нанесенными на боковую поверхность проводниками, соединенные между собой последовательно и подключенные к источнику переменного напряжения, при этом стержень выполнен в виде бруса квадратного сечения с отверстиями, расположенными на одной из его сторон, служащими для размещения фиксирующих элементов, последние закреплены на торцах цилиндров, проводники каждого цилиндра образуют однослойную обмотку, плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндра, а цилиндры выполнены равного диаметра, соприкасаются обмотками и высота их равна диаметру. Данное устройство обеспечивает изучение гидродинамического поля деталей орудий лова (например, бим, стойка, цилиндрический поплавок и т.п.), имеющих форму прямого цилиндра, обтекаемого потоком воды перпендикулярно его продольной оси.

Однако возможности его использования ограничены, т.к. устройство не обеспечивает изучение гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму прямого цилиндра, обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси.

Целью изобретения является удобство пользования за счет обеспечения исследования гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму прямого цилиндра, обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси.

Указанная цель достигается тем, что устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму цилиндра, содержит стержень, выполненный из диэлектрического материала, установленные на стержне цилиндры с фиксирующими элементами и нанесенными на боковую поверхность проводниками, соединенные между собой последовательно и подключенные к источнику переменного напряжения, причем стержень выполнен в виде бруса квадратного сечения с отверстиями, расположенными на одной из его старой, служащими для размещения фиксирующих элементов, последние закреплены на концах цилиндров, при этом проводники каждого цилиндра образуют однослойную обмотку, плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндра, цилиндры выполнены равного

диаметра и установлены таким образом, что они соприкасаются обмотками-и высота их равна диаметру. Устройство снабжено двумя переменными сопротивлениями и дополнительным набором цилиндров с однослойными обмотками, аналогичных основным цилиндрам, каждый цилиндр дополнительного набора расположен внутри соответствующего цилиндра основного набора так, что их продольные оси перпендикулярны друг другу,

а дополнительные однослойные обмотки сопротивлений параллельны основным обмоткам, к которым последовательно подключено второе переменное сопротивление.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, вид сверху; на фиг. 2 - схема обтекания прямого цилиндра потоком воды под углом к его продольной оси.

Устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова содержит квадратный брус 1, выполненный из диэлектрического материала, на одной стороне которого расположены отверстия 2, служащие для размещения фиксирующих элементов 3, закрепленных на торцах деревянных цилиндров 4, установленных на стержне 1. Высота цилиндров 4 одинакова и равна их диаметру. На боковую поверхность цилиндра 4 нанесе- ны проводники, образующие однослойные обмотки 5. Плоскости витков обмотки 5 перпендикулярны продольной оси OiOz каждого цилиндра 4, при расположении на брусе 1 цилиндры 4 соприкасаются своими обмот- ками 5, которые соединены между собой последовательно проводом 6 и подключены проводами 7 к источнику 8 переменного электрического напряжения. Брус 1 присоединен к ползунам 9, которые установлены на стойках 10 с возможностью перемещения. Для закрепления ползунов 9 на стойках 10 предусмотрен фиксатор 11. В устройство дополнительно введены первое 12 и второе 13 переменные сопротивления и дополни- тельный набор цилиндров 14 с однослойными обмотками 15. Каждый цилиндр 14 с обмоткой 15 расположен внутри соответствующего цилиндра 4 так, что их продольные оси ООч и 002 направлены перпендикуляр- но друг другу. Для удобства крепления цилиндров 14 к брусу 1 фиксирующий элемент

3 выполнен в виде шайбы,чопика и кольца (на фиг. 1 не обозначены). Обмотки 15 соединены между собой проводом 16 последо- вательно и подключены через переменное сопротивление 12 к источнику переменного напряжения 8 параллельно обмоткам 5, в цепь которых последовательно включено переменное сопротивление 13,

Работа с устройством осуществляется следующим образом.

Перед работой выбирают масштаб моL .делирования m у, где L - длина деталей

орудия лова; например, бима; I - длина бруса 1. Разбивают длину бруса Т на п равных отрезков длиною d 2а, где а - диаметр проводника обмотки 5. По размеру d выта- чивают из дерева полые цилиндры 4 высотой h d. На боковую поверхность цилиндра

4 наносят обмотку 5. По известной величине d цилиндров 4 вытачивают из дерева полые цилиндры 14 и наносят на их боковую по- верхность однослойной обмотки 15 с таким расчетом, чтобы каждый цилиндр 14 с об- мотко.й мог внатяг разместиться внутри цилиндра 4, при этом их продольные оси OOi и 002 располагаются перпендикулярно друг

другу. Собранные таким образом обмотки 5 и 15 при помощи фиксирующих элементов 3 устанавливают в отверстия 2 бруса 1. В этом случае два соседних цилиндра 4 будут соприкасаться своими обмотками 5. Далее монтируют все узлы устройства согласно фиг. 1. При прохождении переменного тока по обмоткам 5 и 15 (в опытах выбиралась частота 800-1000 Гц) вокруг них возникает переменное магнитное поле Н, которое согласно магнитогидродинамической аналогии (МАГА) моделирует гидродинамическое поле (ГДП) вызванных скоростей (W), возникающих при обтекании детали орудия лова, имеющей форму прямого цилиндра, потоком воды под углом к его продольной оси. Это основывается на том, что такую картину обтекания, прямого цилиндра в гидромеханике получают путем разложения потока Vo на два потока воды Voi и Vo2- Поток воды Voi обтекает цилиндр перпендикулярно оси продольной оси Оз04, а поток Vo2 - вдоль продольной оси ОзОз (см. фиг. 2). При обтекании цилиндра потоком Voi ГДП вызванных скоростей Woi получают путём замены цилиндра системой гидродинамических диполей, расположенных своими осями перпендикулярно продольной оси ОзО, т.е. напротив набегающего потока VOL

При обтекании цилиндра потоком V2 ГДП вызванных скоростей получают путем замены цилиндра системой гидродинамических диполей, расположенных своими осями вдоль продольной оси ОзОз, Согласно МАГА эти диполи также моделируют обмотками 15, продольные оси 002 которых параллельны брусу 1. При этом аналогом Wo2 является напряженность Но2 магнитного поля обмоток 15, Для того, чтобы суммарно магнитное поле обмоток 5 и 15 было аналогичным ГДП вызванных скоростей цилиндра, обтекаемого потоком воды у0 под углом а к его продольной оси ОзОз, необходимо обмотки 5 и 15 допитать токами is и Мб, отношение которых должно быть

-5- ctg«,

VOI:

V02

Vocosrr VoSfna

ctg a..

Выполнение этого условия обеспечивается при помощи переменных сопротивлений 12 и 13. В соответствии с МАГА в сходственных точках геометрически подобных областей магнитного поля и гидродинамического поля вызванных скоростей имеет место равенство

Wi Hi Wa Ha

где Wi Woi + Wo2 и W2 Woi + Woa1 - вызванные скорости системы гидродинамических диполей в двух любых точках; Hi - Hoi + Исаи Н2 Hoi + Но2 напряженности магнитного поля обмоток 5 и 15 в сходственных точках.

Измерение напряженности Н переменного магнитного поля производят одним из известных способов, в частности, с помощью калиброванной плоской измерительной катушки сечением S см и числом витков со. Постоянная такой катушки So) выражены в квадратных сантиметрах. Катушку размещают в интересующих точках поля и с помощью вольтметра измеряют наведенную в катушке ЭДС, которая изменяется по синусоидальному закону, определяемому выражением

,

0)

где Е - наведенная в катушке ЭДС;

Ф- пронизывающий катушку магнитный поток;

f - частота переменного тока;

(О- число витков измерительной катушки.

Так как пронизывающий катушку магнитный поток , а магнитная проницаемость воздуха / 1, то величина Е 4,44 HfS.u), а величина напряженности

Формула изобретения

Устройство для изучения гидродинамического поля деталей орудий лова, имеющих форму цилиндра, содержащее стержень из диэлектрического материала, установленные на стержне цилиндры с фиксирующими элементами и нанесенными на боковую поверхность проводниками, соединенные между собой последовательно и подключенные к источнику переменного напряжения, причем стержень выполнен в виде бруса квадратного сечения с отверстиями, расположенными на одной из его сторон для размещения фиксирующих элементов, последние закреплены на концах цилиндров, при этом проводники каждого цилиндра образуют однослойную обмотку,

Н

4,44fSeS

При постоянной катушки, выраженной в см2 и измерении в вольтах Е, устанавливают напряженность магнитного поля, выражая его в системе единиц СГС (эрстед) или в

д системе СИ (ц).

Для того, чтобы пересчитывать измеренную ЭДС на величину - заранее строят тарировочную кривую показаний вольтметра в значениях вызванной скорости путем

измерений в поле известной напряженности. При измерении поля измерительную катушку помещают в различных точках нескольких плоскостей, параллельных и перпендикулярных плоскости бруса и производят измерения в этих точках. На листе миллиметровой бумаги строят разрезы поля по плоскости измерений, нанося на них в соответствующих точках результаты измерений и по совокупности измерений в этих

плоскостях получают пространственную картину поля.

Устройство позволяет расширить возможности его использования. Оно может

быть использовано при изучении и демонстрации гидродинамического поля вызванных скоростей деталей орудий лова, выполненных в виде цилиндра и обтекаемого потоком воды под углом к его продольной оси.

плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндра, цилиндры выполнены равного диаметра и установлены так, что они соприкасаются обмотками и их высота равна диаметру, о т л и чаю щ е е с я

тем, что, с целью удобства в пользовании, устройство снабжено двумя переменными сопротивлениями и дополнительным набором цилиндров с однослойными обмотками, аналогичных основным цилиндрам, каждый

цилиндр дополнительного набора расположен внутри соответствующего цилиндра основного набора так, что их продольные оси перпендикулярны одна другой, а дополнительные однослойные обмотки сопротивлений параллельны основным обмоткам, к которым последовательно подключено вто рое переменное сопротивление.