УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СЕТНОГО ПОЛОТНА

Полезная модель относится к области гидродинамических испытаний и может найти применение при определении величин гидродинамических коэффициентов сопротивления сетного полотна, используемых при проведении научно-исследовательских работ по изучению гидродинамического сопротивления рыболовных сетей.
Известна гравитационная установка (Данилов Ю.А. Экспериментальная установка. Рыбное хозяйство №2, 1967 г.), выполненная в виде трубы, в которой осуществляют движение образца сети по вертикали и измеряют силы сопротивления сети (работа установки основано на принципе машины Атвуда).
Недостатком установки является ее громоздкость и необходимость использования дорогостоящего электрооборудования для обслуживания установки, кроме того, установка не позволяет получить достоверные значения гидродинамических коэффициентов сопротивления при скоростях движения образца сети менее 0,1 м/с.
Известна установка для исследования гидродинамического сопротивления (патент РФ №2285906, МПК G01М 10/00, опубл. 20.10:2006 г.), включающая диск, связанный с вертикальным валом и помещенный в резервуар с водой, основной и вспомогательный грузы, способные перемещаться в вертикальном положении на строго определенное расстояние, гибкий трос, обеспечивающий переход поступательного движения груза во вращательное движение диска в воде. Стопор фиксирует начальное положение системы. При исследовании используют диски покрытые различными веществами, определяют время опускания груза при вращении каждого диска и проводят сравнительный анализ покрытий на гидродинамическое сопротивление.
К недостаткам вышеописанной установки можно отнести то, что результаты эксперимента носят исключительно качественный характер и могут быть использованы лишь для сравнительного анализа, что недостаточно для проведения более точных гидродинамических исследований различных материалов, например сетных полотен, для чего необходимо знать числовые значения коэффициентов гидродинамического сопротивления материала.
Полезная модель решает задачу определения числовых значений коэффициентов гидродинамического сопротивления сетных полотен за счет обеспечения возможности поступательного перемещения испытуемого образца сетного полотна в воде.
Для получения необходимого технического решения в известном устройстве для определения гидродинамического сопротивления, включающем испытуемый образец, погруженный в резервуар с водой, подвешенный на гибкой связи груз с возможностью его вертикального перемещения посредством роликов, предлагается над резервуаром с водой разместить горизонтальную направляющую с установленными на ней роликами, причем крайний ролик закрепить неподвижно, а следующий установить с возможностью горизонтального перемещения, испытуемый образец сетного полотна заключить в рамку, которую, для исключения возможного перекашивания при перемещении, оснастить симметрично расположенными по ее периметру дополнительными связями, которые соединить с перекинутой через ролики гибкой связью с подвешенным грузом. Гибкую связь предлагается установить по вертикали, проходящей через центр тяжести испытуемого образца с рамкой и в месте ее соединения снабдить стопорной шайбой.
На прилагаемых к описанию графических материалах изображено:
фиг.1 - предлагаемое устройство, вид спереди;
фиг.2 - то же, вид сверху. На графических материалах приняты следующие обозначения:
1 - резервуар для воды;
2 - направляющая горизонтальная;
3 - неподвижный ролик;
4 - ролик, установленный с возможностью перемещения;
5 - рамка;
6 - сетное полотно;
7 - стопорная шайба;
8 - гибкая связь;
9 - груз;
10 - связи, закрепленные на рамке.
Предлагаемое устройство включает в себя: резервуар 1 с водой, горизонтальную направляющую 2 с роликами 3 и 4. Испытуемый образец сетного полотна 6 заключен в рамку 5. На гибкой связи 8 подвешен груз 9. Гибкая связь 8 пропущена через стопорную шайбу 7, закрепленную в месте соединения гибкой связи 8 со связями 10, закрепленными на рамке 5.
Устройство работает следующим образом.
В конкретном примере исполнения резервуар 1 представляет собой емкость в форме параллелепипеда, заполняемую водой на высоту Н=0,95 м. Направляющая 2 выполнена в виде деревянного бруса, к которому прикреплен ролик 3, а ролик 4 может перемещаться по направляющей 1. Образец сетного полотна 6 заключен в рамку 5, выполненную из дюралюминия в форме квадрата. Гибкая связь в виде капроновой нити 8, соединенная с грузом 9, свободный конец которой пропущен через стопорную шайбу 7 и установлен посредством перемещающегося ролика 4 над центром тяжести рамки 5 с сетным полотном 6. На дно резервуара рамка с сеткой опускается под действием собственного веса. Нить удерживается в рабочем положении грузом массой 0,1 кг. Для поднятия рамки из резервуара к нити подвешиваются дополнительные мерные грузы. Определяется время подъема рамки с сетным полотном до уровня свободной поверхности воды. Когда рамка поднимается до уровня свободной поверхности, стопорная шайба 7 ударяется о деревянный поперечный брус 2, что позволяет зафиксировать время окончания подъема.
Зная время подъема рамки с сетным полотном, высоту подъема, массы съемных грузов, при которых начинается движение испытуемого объекта, можно расчетом определить значения гидродинамических коэффициентов сопротивления при различных скоростях. Для получения гидродинамических коэффициентов сопротивления собственно сетного полотна проводятся аналогичные испытания и замеры для рамки без сетного полотна. Затем с помощью расчетов влияние рамки на величины гидродинамических коэффициентов сопротивления сетного полотна исключается.
1
2
Рамка с сетным полотном опускалась в резервуар с водой на глубину Н=0,95 м. На капроновой нити подвешивали груз массой m=0,550 кг и замеряли секундомером время подъема рамки до свободной поверхности воды, которое составило t=5 с. После чего повторяли эксперимент, опуская в резервуар одну рамку 5 без сетного полотна. Подбирали груз так, чтобы время подъема рамки равнялось как и в первом эксперименте t=5 с. Масса груза в этом случае составила m=0,450 кг.
x
Сила сопротивления R будет равна
x
1
2
R=(m-m)·g=(0.550-0.450)·g=0.98 H,
где  - ускорение свободного падения;
1
m - масса рамки с сетным полотном;
2
m - масса рамки без сетного полотна;
Определяем скорость подъема по формуле
x
После чего находим коэффициент гидродинамического сопротивления С образца сетного полотна
где  - плотность воды;
н
3
s=0,042 м - площадь ниток в сетке.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет исключительно простым и дешевым способом определить значения гидродинамических коэффициентов сопротивления сетного полотна, чтобы использовать их в дальнейшем при изучении гидродинамического сопротивления сетных полотен орудий лова.