УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАТУРНЫХ ВАНТ В УПРУГОПОДОБНЫХ МОДЕЛЯХ МОСТОВ

Полезная модель относится к области моделирования реальных объектов в аэродинамических трубах и может быть использована для моделирования вант на упругоподобной модели моста.
Упругоподобная модель моста, выполненная в выбранном масштабе по отношению к реальному объекту, представляет собой составную конструкцию, каждый элемент которой моделирует поведение соответствующего элемента на реальном объекте. Масштаб для подобных моделей выбирается таким образом, чтобы модель моста целиком помещалась в рабочую часть аэродинамической трубы. Для существующих аэродинамических труб размер моделей будет составлять от 1 до 10 м. Ванты мостов поддерживают пролетное сооружение в заданном положении, обеспечивая его относительную неподвижность. Каждая ванта моста воспринимает нагрузку от пролетного строения, растягивается под ее действием, а также имеет собственное аэродинамическое сопротивление. Поэтому для полноценного моделирования ванты моста необходимо учитывать ее жесткость на растяжение и аэродинамическое сопротивление.
Известен аналог (патент RU 2209742 от 10.08.2003 г.) устройство регулировки троса и устройство управления велосипеда, в котором описывается механизм, изменяющий длину троса тормозного механизма велосипеда, включающий элемент-основание, содержащий направляющую троса, регулировочный элемент, имеющий трубчатую часть, и пружинный фиксатор положения, расположенный между элементом-основанием и регулировочным элементом, при этом регулировочный элемент соединен с направляющей троса с возможностью продольного перемещения при вращательном движении трубчатой части регулировочного элемента и направляющей троса основания относительно друг друга. Недостатком данного технического решения является избыточная сложность конструкции, при выполнении ванта в масштабе модели, поскольку многие элементы будут настолько малы, что их изготовление не представляется возможным.
Также известен (патент RU 2116676 от 27.07.1998 г.) механизм для регулировки натяжения струн струнного музыкального инструмента, который включает в себя колки, каждый из которых дополнительно содержит планетарный механизм по крайней мере с одним регулируемым ограничителем угла поворота водила. Недостатком данного технического решения является избыточная сложность конструкции, при выполнении ванта в масштабе модели, поскольку многие элементы будут настолько малы, что их изготовление не представляется возможным.
Наиболее близким является (патент RU 158682 от 20.01.2016 г.) ванта моста -прототип. В патенте описывается ванта моста, включающая размещенный в защитном кожухе арматурный пучок, анкерные узлы соединения арматурного пучка соответственно с пилоном и дорожным настилом, и расположенные непосредственно вблизи узлов соединения девиаторы, каждый из которых содержит закрепленный на арматурном пучке формирующий зажим, и расположенные в плоскости перпендикулярной продольной оси арматурного пучка и скрепленные с формирующим зажимом тяги, а также демпфирующее устройство, состоящее из подвижного и неподвижного элементов, между которых размещен виброгасящий элемент, отличающаяся тем, что тяги шарнирно соединены с подвижным элементом демпфирующего устройства соответствующего девиатора под углом к продольной оси подвижного элемента, а неподвижный элемент демпфирующего устройства соединен соответственно с пилоном или настилом. Недостатком прототипа является избыточно сложная конструкция для модели ванты, выполненной в масштабе, поскольку многие элементы будут настолько малы, что их изготовление не представляется возможным, к тому же значительно повысится трудозатраты и стоимость изготовления таких моделей.
Задачей предлагаемой полезной модели является моделирование жесткости и аэродинамического сопротивления для модели ванты моста, а также упрощение ее конструкции без ущерба для основных характеристик.
Поставленная задача решается следующим образом. Устройство для моделирования характеристик натурных вант в упругоподобных моделях мостов, состоящее из пролета, пилона, троса и элементов крепежа. Равномерно по всей длине троса коаксиально размещены цилиндрические элементы, диаметр, длина и количество которых подбираются таким образом, чтобы суммарное аэродинамическое сопротивление троса и цилиндрических элементов было пропорционально аэродинамическому сопротивлению натурного ванта для выбранного масштаба, на одном из концов троса располагается пружина растяжения, подобранная таким образом, чтобы суммарная жесткость при растяжении троса и пружины была пропорциональна жесткости ванта натурного моста для выбранного масштаба.
Пружина растяжения может быть расположена в месте крепления троса к пилону.
Пружина растяжения может быть расположена в месте крепления троса к пролету.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид вантового моста, на фиг. 2 приведена конструктивная схема составных частей устройства.
Каждая часть устройства размещается на упругоподобной модели моста в соответствии с геометрическим подобием натурного объекта. Ванта модели моста состоит из троса 1, на котором равномерно по всей длине распределены цилиндрические элементы 2, выполненные из облегченного материала, например пенопласта или пластика, а на одном из концов троса закреплена пружина растяжения 3. Каждая ванта прикрепляется к пилону 4 и пролету 5.
Устройство работает следующим образом. Ванта модели моста (1) прикреплена одним концом к пилону модели моста (4). Соответственно второй ее конец через пружину растяжения (3) соединен с пролетным сооружением модели моста (5). Воздушный поток, натекающий на модель во время аэродинамического эксперимента, формирует подъемную силу, под воздействием которой пролетное сооружение перемещается в пространстве, тем самым приводя к натяжению или ослаблению ванты модели моста. В то же самое время воздушный поток воздействует и на саму ванту вместе с закрепленными на ней цилиндрическими элементами 2. Возникающие при этом аэродинамические силы являются составной частью суммарных сил, воздействующих на модель моста.
Таким образом, реализуется подобие по жесткости и аэродинамическому сопротивлению каждого ванта модели моста при воздействии ветрового потока.
Предложенная конструкция позволяет создавать упругоподобную модель моста для аэродинамического эксперимента с малыми трудозатрами, при этом моделируя все основные характеристики натурного сооружения.