ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ОСАДКИ ПОНТОНА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению механических перемещений с помощью тензометрических датчиков, и может быть использована для измерения осадки понтонов наплавных железнодорожных мостов при испытаниях на прочность и взаимодействие элементов моста под нагрузкой.
Известен тензометрический датчик перемещений, содержащий упругую пластину с наклеенными на ней тензоэлементами, измерительный шток и корпус, при этом упругая пластина одним концом жестко закреплена на измерительном штоке, а другой ее конец, снабженный подшипником качения, прижат к наклонной плоскости опоры, закрепленной на основании корпуса (1).
Недостатками тензометрического датчика перемещений являются сложность в его изготовлении и ограниченный диапазон измерений перемещений.
Известно устройство для определения осадки судна в узком пространстве, например при стоянке судна у пирса, состоящий из калиброванной линейки с зеркальной поверхностью, покрытой слоем легкостирающегося материала, с которой взаимодействует регистрирующий элемент, закрепленный на поплавке (2).
Устройство обладает следующими недостатками неудобством в эксплуатации и неточностью измерений.
Известно устройство для измерения высоты надводного борта судна, содержащее корпус, внутри которого расположен шток с направляющими выступами, цилиндрический экран с внутренними пазами для свободного размещения
в них указанных выступов, который установлен с возможностью свободного перемещения вдоль штока и соединен в своей нижней части с поплавком, внутри штока размещен электросигнальный блок с магнитоуправляемым контактом, аккумулятором и электролампой, в верхней части штока закреплена мерная лента, в верхней части корпуса расположен регистрирующий элемент с приводом, а в нижней части корпуса укреплен резиновый шланг с грузиком (3).
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, неудобство в эксплуатации из-за необходимости опускания устройства за борт на мерной ленте и его подъем на борт для снятия показаний, неточность измерения из-за визуального определения глубины опускания в воду, отсутствие контроля за работой самописца.
Известно устройство для измерения высоты надводного борта судна, содержащее цилиндрический корпус с утяжеляющим грузом на шланге и подвесом с мерной лентой, размещенные в корпусе линейку с индикаторным покрытием и дроссельный элемент для сглаживания пульсаций потока (4).
Недостатками данного устройства являются неудобство в эксплуатации из-за необходимости опускания устройства за борт для каждого очередного измерения на мерной ленте, неточность измерений из-за визуального контроля высоты надводного борта после подъема устройства на борт для снятия показаний.
Наиболее близким к заявляемому устройству является электрический датчик перемещений, содержащий упругую, консольно закрепленную балочку с наклеенными на ней проволочными датчиками сопротивления, включенными в измерительную схему, и измерительный шток, связанный с концом балочки при помощи пружины постоянной жесткости. (5).
Недостатками данного прибора являются ограниченность диапазона измерения линейных перемещений и нестабильность результатов измерения из-за потери упругости пружины.
Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей, измерения осадки исследуемого понтона наплавного моста под нагрузкой во времени и во взаимосвязи с осадкой других понтонов при изменении местоположения нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что тензометрический датчик осадки понтона, содержащий упругую консольно закрепленную балочку с наклееннными на ней проволочными датчиками сопротивления, включенными в измерительную схему, измерительный элемент, взаимодействующий со свободным концом балочки, согласно полезной модели снабжен опорным элементом, выполненным в виде уголка, горизонтальная полка которого опирается на палубу понтона со стороны его транца, вертикальная полка выполнена с цилиндрической втулкой, жестко закрепляемой посредством крепежных элементов на пуговице, расположенной на торцевой поверхности понтона, на наружной поверхности горизонтальной полки жестко установлены на одном конце стойка, на которой сверху закреплена балочка, а на ее противоположном конце - кронштейн, в котором шарнирно закреплен двуплечий рычаг, состоящий из короткого и длинного плечей, причем на конце короткого плеча закреплен измерительный элемент, выполненный в виде упора, к концу длинного плеча прикреплен поплавок.
Кроме того, упор выполнен в виде пластины.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 приведена схема предлагаемого тензометрического датчика осадки понтонов в воде, общий вид, на фиг.2 то же, рабочее положение общий вид.
Для крепления тензометрического датчика к испытуемому объекту, например, понтону 1 наплавного моста, он снабжен опорным элементом, выполненным в виде уголка, причем его горизонтальную 2 полку опирают на палубу 3 понтона 1 со стороны его транца. На вертикальной 4 полке уголка выполнена цилиндрическая втулка 5. Она жестко закреплена на пуговице 6, расположенной
на торцевой поверхности понтона 1, посредством крепежных элементов, например, винтов 7.
На одном конце на наружной поверхности горизонтальной 2 полки жестко установлена, например вертикальная, стойка 8. Упругая балочка 9 с наклеенными на ней проволочными датчиками сопротивления - тензорезисторами 10 консольно закреплена между двумя жестко скрепленными друг с другом квадратными пластинами (на чертеже не показаны), которые посредством крепежных элементов жестко установлены сверху на внешней поверхности стойки 8.
На другом конце горизонтальной 2 полки жестко установлен кронштейн 11, в котором шарнирно закреплен двуплечий рычаг, состоящий из короткого 12 и длинного 13 плечей. На конце короткого 12 плеча закреплен измерительный элемент, выполненный в виде упора 14, имеющего форму пластины и взаимодействующего со свободным концом упругой балочки 9. На конце длинного 13 плеча двуплечего рычага закреплен поплавок 15.
На внешней поверхности верхней пластины жестко установлен штырьковый разъем 16, соединяющий тензорезисторы 10 с входом измерительной аппаратуры (на чертеже не показана). В качестве измерительной аппаратуры может быть использована, например, измерительная система на базе измерительно-вычислительного комплекса MIC.
Тензометрический датчик в сборе тарируется на стенде.
Он работает следующим образом.
Датчик устанавливают на транце одного из спаренных понтонов 1 наплавного моста и закрепляют от смещения на пуговице 6 винтами 7.
Измерения проводятся в следующей последовательности. После проведения балансировки измерительного канала с включением аппаратуры на запись, поплавок 15 искусственно притапливают так, чтобы до начала прохождения нагрузки, например железнодорожного состава, упор 14 не взаимодействовал с упругой балочкой 9, и на графике изменения сигнала после возврата упора 14 в исходное положение под нагрузкой имелась бы базовая линия нулевой осадки понтона
для аппаратурной расшифровки результатов измерения. В процессе прохождения по мосту нагрузки изменение электрического сигнала, воспринимаемое измерительно-вычислительным комплексом, отображается на магнитном носителе и экране монитора в виде графика изменения осадки транца понтона 1 в воде. Одновременно с автоматической записью сигнала производится визуальный контроль осадки понтона в воде по экрану монитора с регистрацией (при необходимости) текущих показаний в условных единицах измерительного канала.
Расшифровка результатов измерения производится по окончании записи программной обработкой графика изменения сигнала с использованием тарировочных коэффициентов.
Предлагаемый тензометрический датчик позволяет производить непрерывные измерения фактических осадок понтона в воде в функциях времени и линейного положения нагрузки в процессе ее прохождения по наплавному мосту. Датчик прост в изготовлении и удобен в эксплуатации.
Изготовлена опытная партия вышеупомянутого датчика и применена при испытании наплавного железнодорожного моста.
(56)
1. RU №2051329, C1, G 01 В 7/16, 1979
2. SU №1676925 A1, B 63 В 39/12, 1991
3. SU №1260296 A1, В 63 В 39/12, 1986
4. RU №2163875 С1, В 63 В 39/12, 2001
5. SU №193087 A, G 01 В 7/14, 1967 (прототип)