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

(Л

С

Использование: в промышленном рыболовстве, для моделирования в учебном про17 цессе гидродинамического поля при детали орудия лова, имеющего форму вертикального цилиндра. Сущность изобретения: устройство содержит диэлектрический стержень 1 с расположенными на нем цилиндрами 4. На боковую поверхность цилиндров 4 нанесены проводники, образующие однослойные обмотки 5, Цилиндры соприкасаются своими обмотками 5, которые соединены последовательно проводом 6 и подключены проводами 7 к источнику 8 переменного электрического напряжения. На выход источника переменного напряжения 8 через переменные сопротивления 12 и 13 при помощи соединительных .проводов 14,15,16 и 17 параллельно подклю- 16

00

о

со ю

XI

ю

чены три секции проводников 18, 19 и 20, которые расположены на диэлектрической пластине 21. Секция проводников 18 состоит из первого набора прямоугольных плоских катушек 22. Длинные стороны катушек перпендикулярны биссектрисе угла а, образованного касательными к длинным сторонам, обращенным к вершине угла катушек первого набора. Вторая и третья секции проводников выполнены в виде второго и

Изобретение относится к области промышленного рыболовства и может быть использовано для моделирования и изучения гидродинамического (ГДП) .поля деталей орудий дова, выполненных в виде цилиндра, обтекаемого равномерным потоком воды с возникновением за цилиндром расходящихся и поперечных волн.

Целью изобретения является расширение возможностей использования.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - первый набор прямоугольных плоских катушек, имитиру- (ощих поперечные волны; на фиг. 3 - второй и третий наборы четырехугольных плоских катушек; на фиг. 4 - схема расходящихся и поперечных волн, возникающих при обтекании равномерным потоком неподвижного кругового цилиндра, вид сверху.

Устройство для изучения ГДП деталей орудий лова содержит стержень.выполнен- ный из диэлектрического материала, например, в виде деревянного бруса 1, имеющего в поперечном сечении форму квадрата (фиг. 1). На одной из сторон бруса 1 расположены отверстия 2, служащие для размещения фиксирующих элементов 3, закрепленных на торцах и выполненных из диэлектрического материала, например, деревянных, цилиндров 4, установленных на стержне 1. Высота цилиндров 4 одинакова и равна их диаметру. На боковую поверхность цилиндров 4 нанесены проводники, образующие однослойные обмотки 5. Плоскости витков обмотки 5 перпендикулярны продольной оси OOi каждого цилиндра 4. При расположении на брусе 1 цилиндры 4 соприкасаются своими обмотками 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. На выход источника переменного напряжетретьего 19 и 20 наборов четырехугольных плоских катушек. Одна пара противоположных сторон расположена симметрично касательным угла а и наклонена к биссектрисе под углом /3 а , а другая пара противоположных сторон ориентирована параллельно касательным угла а. Второй и третий наборы расположены зеркально относительно биссектрисы угла а., 4 ил.

ния 8 через переменные сопротивления 12 и 13 при помощи соединительных проводов 14, 15, 16 и 17 параллельно подключены три секции проводников 18, 19 и 20, которые

расположены на диэлектрической пластине 21. Секция проводников 18 состоит из первого набора (около 4-6) прямоугольных плоских катушек 22 (фиг. 2). Длинные стороны этих катушек 22 перпендикулярны биссектрисе ОаОз угла а , образованного касательными 02А и ОгВ. Одна из длинных сторон катушек 22 опирается на касательные ОаА и 02В. Катушки 22 соединены между собой последовательно при помощи проводов 23, а к проводу 15 - провода 24, расположенного параллельно биссектрисе ОаОз. Секции проводников 19 и 20 состоят из второго и третьего наборов (около 4-6) четырехугольных плоских катушек 25 и 26 (фиг. 3),

одна пара противоположных сторон 27 и 28 которых расположена симметрично касательным fJ2A и 02В и наклонена к биссектрисе угла а под углом /3 а . Другая пара противоположных сторон катушек 25 и 26

рриентирована параллельно касательным 02А и 02В. Катушки 25 во втором наборе и катушки 26 в третьем наборе последовательно соединены между собой проводами 2 9, а между собой-про водом 30. Секции 18,

19, 20 располагают на пластине 21, которую устанавливают на стойке (на фиг. 1 не обозначена). Выбор секций 18, 19 и 20 был сделан из следующих соображений. При обтекании равномерным потоком неподвижного вертикального кругового цилиндра, выступающего над поверхностью воды, на последней возникают стоячие расходящиеся и поперечные волны, которые аналогичны корабельным волнам, схема которых

изображена на фиг. 4, При обтекании равномерным потоком кругового цилиндра 31 в пределах угла а за цилиндром возникают стоячие расходящиеся 32 и 33 и поперечные 34 и 35 волны. Расходящиеся волны (гребень 32. подошва 33) располагаются на расстояниях I на касательных (ЬА м 02В зеркально друг другу относительно биссектрисы ОаОз угла а , значение которого не зависит от скорости потока. Гребни 34 и подошвы 35 поперечных волн располагают-

ся на расстоянии rj перпендикулярно биссектрисе ОаОз угла а и опираются на касательные этого угла и Oj:B. При этом наклон расходящихся волн равен углу /, т.е. / а. Гидродинамическое поле вызванных скоростей W (а значит и давление Р) может быть определено, если гребень и подошва волн будут симитированы вихревыми шнурами, которые в соответствии с мето- дом МАГА являются проводниками с током. В связи с этим картина волн, представленная на фиг. 4,моделируется обмоткой, состоящей из секций 18, 19, 20 (фиг. 2 и 3).

Работа с устройством осуществляется следующим образом.

Перед работой выбирают ли нейный

масштаб моделирования т у , где L - дли-

на детали орудия лова, например, вертикального цилиндра, I - длина бруса 1. Разбивают весь брус 1 на п равных отрезков длиною , где а - диаметр проводника обмотки 5. По размеру d вытачивают из де- рева цииндры 4 высотой . По оси 00 цилиндров 4 устанавливают элементы 3, а в брусе 1 просверливают соответствующие им отверстия 2. На боковую поверхность цилиндров 4 наматывают обмотку 5. Уста- навливают цилиндры 4 с обмоткой 5 при помощи элементов 3 и отверстий 2 на брусе 1. Так что соседние цилиндры 4 соприкасаются своими обмотками 5. На пластине 21 укладывают секции проводников 18, 19 и 20 (например, в углубления). Монтируются все узлы устройства согласно фиг, 1. При прохождении переменного тока по обмоткам 5 и секциям проводников 18,19 и 20 (в опытах выбиралась частота 800 - 1000 Гц) вокруг них возникает суммарное переменное магнитное поле Н, которое согласно МАГА моделирует суммарное гидродинамическое поле вызванных скоростей W, возникающих при обтекании детали орудия лова, имеющей форму прямого (не изогнутого) цилиндра, равномерным потоком воды перпендикулярно ее продольной оси.

Измерение напряженности Н переменного магнитного поля производят одним из известных способов, в частности, с помощью калиброванной измерительной катушки сечением S и числом витков м .Постоянная такой катушки Вш выражена в квадратных сантиметрах. Измерительную катушку размещают по радиусу R в точках под пластиной 1 на

D

Ь - , где В - глубина водоема и посредсг- м

вом электронного вольтметра, например, вольтметра цифрового типа Щ-1526, измеряют наведенную в катушке ЭДС. Как известно из теоретических основ электротехники, действующее значение ЭДС, наведенное в катушке переменным магнитным полем, изменяющемся по синусоидальному закону, определяется выражением ,44Oto , где Е - наведенная в катушке ЭДС, Ф - пронизывающий катушку магнитный поток, f - частота синусоидального переменного поля, (о- число витков измерительной катушки.

Так как пронизывающий катушку магнитный поток HS, то при 1 измеряемая вольтметром величина ЭДС ,44HfS w, откуда напряженность магнитного поля равна

Н

4,44fSft)

При постоянной катушки S(t) в квадратных сантиметрах и измерении Е в вольтах напряженность Н магнитного поля в системе единиц СГС будет

Н- Е-108 п 444fSft) или в системе единиц СИ

. 1Э .6 Vr

Для того, чтобы не заниматься пересчетом измеренных величин Е на значения W заранее строят тарировочную кривую показаний вольтметра в значениях, вызванных скоростей путем измерений в поле известной напряженности.

Введение в устройство дополнительных секций проводников обеспечивает изучение гидродинамического поля, возникающего при обтекании равномерным потоком неподвижного вертикального кругового цилиндра, выступающего над поверхностью воды. Это расширяет его возможности.

Формула изобретения Устройство для изучения гидродинамиче-. ского поля деталей орудия лова, содержащее стержень, выполненный из диэлектрического материала в форме бруса квадратного сечения с отверстиями на одной из сторон, установленные на стержне цилиндры равного диаметра, имеющие высоту, равную диаметру, проводники, образующие на боковой поверхности каждого цилиндра однослойную

обмотку, плоскости витков которой перпендикулярны продольной оси цилиндров, причем проводники соединены между собой последовательно, а цилиндры соприкасаются обмотками, размещенные в отверстиях стержня и закрепленные на торцах цилиндров фиксирующие элементы, отличающееся тем, что, с целью расширения возможности использования, устройство снабжено установленной вертикально у одной из крайних однослойных обмоток и выполненной из диэлектрического материала .пластиной, на которой расположена обмотка, состоящая из трех секций проводников, образующих наборы плоских катушек, при этом катушки первой секции расположены так, что касательные к одной из длинных сторон кажОг

5

дои катушки образуют угол а . биссектрисе которого перпендикулярны обе длинные стороны этих катушек, наборы четырехугольных плоских катушек двух других .секций расположены зеркально относительно угла п так, что одна пара противоположных сторон катушек расположена симметрично касательным угла а и наклонена к его биссектрисе под углом / flt , а другая пара противоположных сторон ориентирована параллельно касательным угла а. .причем катушки в наборах соединены последовательно и включены в цепь переменного напряжения параллельно однослойным обмоткам через переменное сопротивление.

12

V

-03

фи г. 2

15/