Устройство для измерения волнового давления на модели гидротехнических сооружений Советский патент 1983 года по МПК G01M10/00 E02B1/02 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в экспериментальных исследованиях силового воздействия волн на модели подводных и пересекающихся со свободной поверхностью воды морских гидротехнических сооруже-i

НИИ.

Известно устройство для измерения волнового давления на модели гидротехнических сооружений, содержащее установленную в волновом лотке модель и датчики нагрузкиС13.

Недостатком устройства является последовательное измерение горизонтальной, а затем вертикальной составляющих волновой narpysKKf связанное с перестановкой} модели в соответствующее положение.

Известно также устройство для измерения волнового давления на модели гидротехнических сооружений, включанлдее установленную над дном волнового лотка «эдель, взаимодействующую с датчиками горизонтальной и вертикальной нагрузок 2 .

Недостаток известного устройства заключается в необходимости выполнения модели полой для размещения

датчиков, что усложняет процесс измерения и уменьшает его точность.

Цель изобретения - упрощение и повышение точности измерения.

иель достигается тем, что модель снабжена установочными гн ездами, размещенными на верхней и нижней гранях модели, в которых установлены датчики горизонтальной нагрузки,а дат10чики вертикальной нагрузки соединены с моделью гибкими тягами. Причем между моделью и дном лотка размещен зластичный бандаж.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения волнового воздействия на модели гидротехнических сооружений на фиг. 2 - разре А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез на фиг. 1 на фиг. 4 - фрагмент осциллографической

20 записи.

На бортах волнового лотка 1 закреплены балки 2 со штангой 3, установленной с возможностью вертикального перемещения посредством реечной па25ры 4 .

В приямке 5, выполненном вдне 6 лотка 1, установлена плита 7. На плите 7 V и конце штанги 3 закреплены датчики 8 горизонтальной нагруз30ки, которые размещены в гнездам 9, прикрепленных к модели 10, к верхней и нижней ее граням. К верхней грани модели 10 прикреп лены планки 11. К балкам 2 посредством устройства 12 для фиксации и юстировки модели 10 и вертикальных подвесок 13 закреплены датчики 14 вертикальных нагрузок, к которым с помощью тарировочных колец 15, тяг 16 и планок 11 подвешена модель 10. Зазор между моделью 10 и дном лотка 1 перекрыт гофрированным бандажом 17. Устройство работает следующим образом. Исследуемая модель 10 гидротехнического сооружения с помощью устройс 12 устанавливается в строго горизонТсшьное положение таким образом, что головка нижнего датчика 8 находится всоответствующем гнезде 9 модели 10 в полость которого предварительно внесена густая смазка, исключающая трение между головкой датчика 8 и гнездом 9 .перемещением трубчатой шта ги 3 головка датчика 8 горизонтальной нагрузки вводится в гнездо 9 модели 10, в которое также внесена густая смазка. Взаимное расположение модели 10 и головок датчиков 8 горизонтальной нагрузки не препятствуетсв5 бодному перемещению модели 10 в процессе экс перимента в вертикальном направлении После описанных этапов подготовки к. эскпериментам зазор между дном лотка 1 и моделью 10 перекрывается резиновым бандажом 17, который исключает проникновение пульсационного давления по контакту бросовой поверхности модели 10 и дном лотка 1 в приямок 5. Тарировка датчиков 14 вертикально нагрузки производится при наличии та рировочных колец 15, обеспечивающих строго вертикальное положение тарироврчной нагрузки. Очевидно, ЧТО это обстоятельство положительно влияет на достоверность ггарировочных коэффициентов кольцевых датчиков 14 вертикальной нагрузки. После тарирозки датчиков 14 верти кальной нагрузки, на верхней грани модели 10 в различных местах устанав ливаются контрольные массы, которыз регистрируются датчикаили 14 вертикал ной нагрузки практически без потерь. Тарировка датчиков 8 горизонтгшьной нагрузки осуществляется приложением тарировочкого груза на уровнях головок верхнего и нижнего датчиков 8. . Нри тарировке суммарного датчика гор мэбнтальной нагрузки (не показан) тарировочное усилие прикладывается в точке равноудаленной по высоте модели от головок верхнего и нижнего датчиков 8 горизонтальной нагрузки. Правильность полученных тарировочных коэффициентов подтвержлается регистрацией контрольной массы, приложенной в различных точках по высоте модели 10 как верхним и нижним датчиками 8, так и датчиком суммар- . ной нагрузки. В процессе эксперимента при расЬюложении гребня волны симметрично над поверхностью верхней грани модели 10 сооружения вертикальная составляющая волновой нагрузки достигнет своего максимального значения и будет направлена вертикально вниз при прохождении впадины волны, максимальная величина вертикальной нагрузки будет обратным Знаком. Тяги .16 модели10 крепились к последней посредством двух накладных планок 11, расположенных на поверхности модели 10. Данный прием исключил продольный дифферент модели 10 при прохождении фронта волны и дал возможность получит объективную информацию об опытных значениях горизонтальной и вертикальной составляющих волновой нагрузки, что, в свою очередь, позволяет перейти к определению опрокидывающего момента расчетным путем. В том случае, когда гребень волны будет находиться на расстоянииД/4 от вертикальной оси симметрии, горизонтальная составляющая волновой нагрузки будет максимальна ввиду ее инерционной природы. Это можно проследить на фрагменте осциллографической записи (фиг. 4), полученной в процессе экспериментов при изучении силового воздействия волн на- исследуемую модель сооружения. Верхняя кривая а принадлежит верхнему датчику 8 горизонтальной нагрузки. Кривая в принадлежи т нижнему датчику 8 горизонтальной нагрузки. Кривая с принадлежит суммарному датчику горизонтальной нагрузки. Кривые d и е принадлежат датчикам 14 вертикальной нагрузки. Для измерения видшвлх волновых колебаний взволнованной поверхности использовались два емкостных волнографа. Они представлены (фиг. 4) кривыми f и . Достоверность суммарной Рорязонтальной нагрузки взаимно контролировалась по показаниям верхнего и нижнего датчиков Bf а также суммарного датчика горизонтальной нагрузки.. При этом расхождения не превышали 1-2%, что находится в пределах точности данных измерений. Предложенное устройство, позвбЛшощее с достаточной степенью точности синхронно регистрировать вертикальную и горизонтальную составляющие сил волнового давления, с помощью которых возможна Дсшьнейшая оценка суммарног опрокидываняцего момента на модель сооружения, может быть широко применено для лабораторных исследований. В результате применения устройства достоверность опытных значений . вертикальной составляюшей волновой нагрузки была повышена на 20-30%, а количество опытов было уменьшено вдвое Формула изобретения 1. Устройство для измерения волнового давления на модели гидротехнических сооружений, включгнощее уста новленную над дном волнового лотка модель, взаимодействующую с датчиками горизонтальной и вертикальной на грузок, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения, модель снаб- жена установочными гнездами, размещенными на верхней и нижней гранят модели, в которых установлены датчи ки горизонтальной нагрузки, а датчи-г ки вертикальной нагрузки соединены с моделью гибкими тягами. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что м5 аду ЙОделью и дном лотка размещен эластичный бандаж. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 930099, кл. Е 02 В 3/06, 1950. 2,Seventh.Annиа1 Offshore Thechnology Conference. N. Hbgben R.G. Standing. Experience in Computing Wave Loads on Large Bodies,Boston, 1975 (прототип).

f2

J fJf

у -

ff

тн

Фиг.1

А-А

Фиг.

fff

// QQO O.