Устройство для измерения деформаций конструкций Советский патент 1976 года по МПК G01B5/30 

1

Изобретение относится к исследованию деформаций конструкций, преимущественно судовых корпусов, находящихся длительное время в условиях действия случайных нагрузок, например ветра, волн и т. п.

Известны устройства для измерения деформаций конструкций, предназначенные для исследования судовых корпусов, содержащие корпус, размещенные на нем подвижные и неподвижные базовые опоры, связанные с передаточным механизмом, выполненным в виде рычага, и регистрирующий прибор в виде серии контактов. Передаточный механизм содержит два сектора, с одним из которых взаимодействует рычаг. Секторы установлены на общую ось и связаны между собой стальной лентой, соединяющей передаточный механизм с регистрирующим прибором. 1

Это устройство измеряет и фиксирует суммарные деформации, вызванные всеми нагрузками, действующими на конструкцию одновременно, но не позволяет выделить реакцию конструкции на одну из нескольких одновременно действующих нагрузок, а также не имеет фиксированного нулевого положения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения деформаций конструкций, содержащее корпус, размещенные на нем неподвижную и подвижную призмы, передаточный механизм, представляющий собой рычаг с соединенным с ним гидравлическим снльфоном, имеющим компенсирующую камеру, п регистрирующий прибор. 2

Однако это устройство не позволяет выделить амплитуды знакопеременных деформаций, а регистрирующему прибору возвратиться в нулевое (начальное) положение до тех пор, пока деформация измеряемой конструкции не изменится при скорости изменения больше Vup.

Для разработки физически обоснованных норм прочности, например, судового корпуса, важно знать не только максимально возможную величину нагрузки (суммарную реакцию конструкции), но и величины, знак (растяжение или сжатие) и закон изменения их составляющих. Целью изобретения является обеспечение

отфильтровывания от суммарных деформаций

конструкции амплитуд деформаций, скорость

которых превышает заданную, и фиксации

амплитуд деформации от постоянного нуля.

Для этого устройство снабжено игольчатым

клапаном и плунжерной парой, цилиндр которой жестко закреплен на корпусе, а плунжер снабл еп пружиной, взаимодействующей с чувствительным элементом регистрирующего прибора и возвращающей его в нулевое положение, а компенсирующая камера сообщена с цилиндром плунжера через игольчатый клапан и имеет отверстие для сообщения с атмосферой. На чертеже изображена принципиальная схема устройства. Оно состоит из корпуса 1, прижимаемого к конструкции через неподвижную 2 и подвижную 3 призмы с помощью винтов 4. База 5 между призмами изменяется регулятором 6. Устройство содержит также плунжерную пару, цилиндр 7 которой через промежуточную камеру 8 герметично связан с гибким сильфоном 9. Средний диаметр сильфона Dcp в несколько раз больше диаметра d плунжера 10. Отношение диаметров выбирается в зависимости от желаемой величины гидравлического усиления. Промежуточная камера имеет канал, заканчивающийся у компенсирующей камеры 11 игольчатым клапаном 12. Степень открытия игольчатого клапана регулируется винтом 13. Компенсирующая камера имеет отверстие для сообщения с атмосферой. Камеры заполняются жидкостью 14, плотность которой мало изменяется в диапазоне рабочих температур (например, трансформаторным маслом). К задней стенке сильфона присоединен рычаг 15 с регулятором установки 16. Рычаг соединен жестко с призмой 17„ опирающейся на опору 18, вмонтированную в корпус. Рычаг заканчивается подвижной базовой призмой. Отношение плеч рычага от вершины призмы до центра задней стенки сильфона / и от острия призмы до вершины призмы /1 определяет степень механического усиления. Цилиндр 7 плунжера жестко крепится к корпусу с помощью втулки 19. К свободному концу плунжера через изоляционную шайбу 20 крепятся перо 21 регистрирующего прибора и пружина 22 фиксации нулевого положения, второй конец которой соединен с цилиндром плунжера. Каждый из контактов 23 (число контактов с каждой стороны от нулевого положения, их толщина и расстояние между ними назначаются в зависимости от желаемой дискретизации отсчетов и других конкретных условий измерений) соединен проводом через импульсный счетчик 24 с одним из полюсов источника питания 25. Второй полюс источника питания соединен с пером. После установки устройства на объекте, например на палубе корпуса судна, работа его происходит следующим образом. При деформациях измеряемого объекта изменяется расстояние между базовыми призмами 2 и 3, т. е. абсолютное изменение объекта А/. При этом рычаг 15 поворачивается на малый угол вокруг вершины призмы 17, вызывая перемещение задней стенки сильфона 9. Отношение плеч рычага l/li, умноженное па Л/, определяет величину /с перемещения задней стенки сильфона. Сильфон упруго удлиняется (или сжимается). Если деформация сильфона происходит с малой скоростью (меньше некоторой заданной критической скорости VKP), то недостаток (или избыток) жид.кости в сильфоне пополняется за счет поступления (или выжимания) ее из (или в) компенсирующей камеры 11 через игольчатый клапан 12. Поступление или отток жидкости из компенсирующей камеры идет без сопротивления, так как камера имеет отверстие, соединяющее ее с атмосферой. Плунжер 10 в этом случае неподвижен. Величина критической скорости КНР регулируется зазором игольчатого клапана 12 и жесткостью пружины 22. Если деформация сильфона происходит со скоростью, большей Укр, то только часть недостатка (или избытка) жидкости в сильфоне пополняется (или выжимается) из (в) компенсирующей камеры, а остальная часть пополняется (или выжимается) за счет соответствующего перемещения плунжера 10. Вследствие разности диаметров сильфона и плунжера малым пере.мещениям копца сильфона /о соответствуют значительные перемещения плунжера /п. При скоростях деформаций V (практически ) l lc(Dcpld). При движении конца плунжера соединенное с ним через изоляционную щайбу 20 перо регистрирующего прибора скользит по контактам 23 п замыкает цепь импульсных счетчиков, с которых считывается число пересечений соответствующих уровней деформаций. Предлагаемая конструкция обладает рядом новых качеств (фиксированный нуль, ре{ истрация амплитуд). Устройство просто в исполнении, так как не содержит сложных электрических схем и элементов, а поэтому надежнее и дешевле по сравнению с аналогичными устройствами. Формула изобретения Устройство для измерения деформаций конструкций, преимушественно судовых корпусов, содержащее корпус, размещенные на нем неподвижную и подвижную призмы, передаточный механизм, представляющий собой рычаг с соединенным с ним гидравлическим сильфоном, имеющим компенсирующую камеру, и регистрирующий прпбор, отличающееся тем, что, с целью отфильтровывания от суммарных деформаций конструкции амплитуд деформаций, скорость которых превышает заданную, и фиксации амплитуд деформаций от постоянного нуля, оно снабжено игольчатым клананом и плунжерной парой, цилиндр которой жестко закреплен на корпусе, а плунжер снабжен пружиной, взаимодействующей с чувствительным элементом регистрирующего прибора и возвращающей его в нулевое положение, а компенсирующая камера сообщена с цилиндром плунжера через игольчатый клапан и имеет отверстие для сообщения с атмосферой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт. св. № 313067, кл. G 01В 5/30, 1969. 2.Авт. св. Alb 143573, кл. G 01D 5/06, 1960 (прототип).

I |1Г

r tKr- T-Viib -1-/

ho-iiI