10.07.2013
216.012.54df

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использован для определения положения центра масс объектов энерго-, тяжелого и транспортного машиностроения, например, крупногабаритных объемных металлоконструкций. Способ основан на многократном измерении пространственного положения объекта (в нейтральном и наклоненном состоянии) и соответствующей обработке результатов. При отсутствии средств прямого взвешивания для определения реакция в опорах общий вес объекта определяется суммой значений реакций, полученных по известным нелинейным силовым характеристикам опор, а координаты точки центра масс в горизонтальной плоскости получают из уравнений механики. Высота центра масс определяется расчетно-экспериментальным способом. Расчеты выполняются для получения тарировочных графиков зависимостей опускания одной из сторон объекта при фиксированном поднятии противоположной стороны для ряда заранее выбранных значений высоты центра масс. При этом прогнозные значения высоты центра масс гарантированно должны помещаться в интервал расчетных значений высоты центра масс. В экспериментальной части осуществляется подъем одной из сторон. За счет перераспределения весовых нагрузок между опорами противоположная сторона опускается на величину, пропорциональную изменению реакций в опорах. Экспериментальные значения опускания одной стороны объекта проецируются на соответствующий тарировочный график фиксированной высоты подъема. Координата точки пересечения с графиком на оси предполагаемой высоты точки центра масс дает истинную высоту положения центра масс. Технический результат заключается в повышении точности измерений, расширения диапазона измерений, возможности проведения измерений в режиме штатной эксплуатации объекта. 4 ил.
Основные результаты: Способ определения положения центра масс, по которому создают отклоняющий момент путем наклона объекта, обеспечивая равновесное состояние объекта, и регистрируют параметры равновесного состояния, по которым находят высоту положения центра масс,отличающийся тем, чтов качестве величины, характеризующей высоту положения центра масс, принимают величину просадки противоположной стороны объекта,затем моделируют наклоненное равновесное состояние объекта, установленного на системе амортизации, используя для этого расчетные модели объекта с разным по высоте положением центра масс, который задают в диапазоне 20-70% от геометрической высоты объекта, при моделировании создают режим подъема одной стороны объекта и определяют зависимость величин просадки противоположной стороны модели объекта от задаваемой высоты положения ЦМ в виде номограммы,затем натурный объект наклоняют путем подъема одной стороны на ряд фиксированных высот, обеспечивая при этом синхронность подъема и равновесное состояние на каждой высоте подъема, регистрируют высоту подъема и величину просадки противоположной стороны объекта и по измеренной величине просадки по номограмме находят высоту положения центра масс объекта.
Реферат Свернуть Развернуть

Способ предназначен для определения положения центра масс статически неопределимого многоопорного объекта, установленного на маятниковом подвесе с упругими связями, имеющими нелинейно-упругие характеристики, преимущественно с пневмогидравлическими амортизаторами с двухштоковой компоновочной схемой. Он применим для объектов энерго-, тяжелого и транспортного машиностроения, например, для крупногабаритных энергоблоков атомных электростанций.

Известен аналог - способ определения центра масс автомобиля (Автор: Пресняков В.А. «Лабораторный практикум в программе курса «Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей» Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, источник расположен в Интернет-ресурсе по адресу:

http://abc.vvsu.ru/Books/svovstvaauto/page0003.asp).

В аналоге положение центра масс двухосного автомобиля в трехмерной системе координат определяется экспериментально при помощи тали и крановых весов в процедуре многократного взвешивания. При этом взвешивание проводится сначала для горизонтального расположения автомобиля. Затем его последовательно с помощью тали поднимают в продольном и боковом направлениях, получая углы наклона по этим направлениям не менее 10-15 градусов. Для каждого из этих положений повторяют операцию взвешивания, определяя изменения нагрузок, приходящихся на весы и таль. Расположение центра масс определяется аналитически, путем расчета по правилам механики используя уравнения моментов относительно одной из точек опоры или подвеса.

В качестве способа-прототипа принят способ определения положения центра масс самолета, также основанный на процедуре многократного взвешивания. Значение равнодействующей силы веса всех частей самолета определяют по сумме весов его составных частей, расходуемых материалов (ГСМ), полезной нагрузки. Вектор равнодействующей силы тяжести проходит через некоторую воображаемую точку самолета, называемую центром тяжести. Указанный способ приведен в методическом материале «Аэродинамика самолета» и представлен на нескольких Интернет-источниках, например:

http://svetlana-kapanina.ru/d/102034/d/ustoychivost_upravlyaemost_samoleta.pdf

httn://aviacliib.ru/uploads/media/Aehrodinamika_samoljota.pdf (Фиг.0).

При определении положения центра тяжести самолет устанавливается на весы в двух положениях, как показано выше. При каждом взвешивании замеряют показания передних и задних весов. Зная расстояние между весами и показания передних и задних весов в обоих случаях, по правилам механики определяют для каждого из этих положений самолета величину равнодействующей силы и линию ее действия. Точка пересечения равнодействующих линий 1-1 и 2-2 определяет центр тяжести самолета.

Приведенные аналог и прототип способа определения положения центра масс объектов в случае их использования для многоопорных, статически неопределимых упругих металлоконструкций обладают следующими недостатками:

- и аналог, и прототип предполагают использование дополнительных измерительных средств (весов, динамометров), опирающихся на основание, что невозможно для рассматриваемого класса объектов, при расположеннии в помещениях с недостаточной несущей способностью основания;

- недостаточные диапазоны и точности известных средств измерения, применяемых в прототипе, при малых углах наклона рассматриваемого класса объектов (диапазон допустимых угловых отклонений от занимаемого пространственного положения не превышает 3÷5 градусов);

- известные способы могут использоваться только вне режима штатной эксплуатации объектов.

Целью изобретения является создание способа определения положения центра масс для крупногабаритных объемных металлоконструкций, с необходимой точностью, для которых не существует средств прямого взвешивания. Они имеют протяженную форму, горизонтально ориентированны в пространстве, обладают неоднородным распределением жесткостных характеристик по длине, находятся в режиме эксплуатации в условиях ограниченного свободного окружающего пространства, что уменьшает допустимый угол отклонения объектов до диапазона в 3-5 градусов. Задача решается совокупностью расчетно-теоретических и экспериментальных работ.

Предлагаемый способ основан на многократном измерении пространственного положения объекта (в нейтральном и отклоненных состояниях) и отличается тем, что в качестве величины, характеризующей высоту положения центра масс, принимают величину просадки противоположной стороны объекта. Затем моделируют отклоненное равновесное состояние объекта, установленного на системе амортизации, используя для этого расчетные модели объекта с разным по высоте положением центра масс, который задают в диапазоне 20-70% от геометрической высоты объекта. При моделировании создают режим подъема одной стороны объекта и определяют зависимость величин просадки противоположной стороны модели объекта от задаваемой высоты положения ЦМ в виде номограммы (например, фиг.2). Затем натурный объект склоняют путем подъема одной стороны на ряд фиксированных высот, обеспечивая при этом синхронность подъема и равновесное состояние на каждой высоте подъема, регистрируют высоту подъема и величину просадки противоположной стороны объекта и по измеренной величине просадки по номограмме находят высоту положения центра масс объекта.

При отсутствии средств прямого взвешивания для определения реакция в опорах используются их нелинейные силовые характеристики. Зная силовые характеристики опор, принимая начальное пространственное положение объекта за горизонтальное, определяют суммарный вес объекта и координаты точки центра масс в горизонтальной плоскости. На фиг.1 приведен пример силовой характеристики нелинейно-упругой опоры в координатах деформация - сила (d-F). Для определения веса объекта (G) суммируют значения F0 во всех узлах подвески, а координаты точки центра масс в горизонтальной плоскости получают из уравнений механики.

В качестве примера осуществления предлагаемого способа определения центра масс приведен вариант с 4-х опорным объектом, с габаритами в несколько метров и весом в несколько сотен тонн. Расчеты номограмм (фиг.2) выполняют для величин опускания (δ), как функции от высоты подъема противоположной стороны (h) при определенном заранее общем весе объекта (G). Значения высоты (H) центра масс объекта соответствуют 2 м, 3 м и 4 м. Значения высоты подъема стороны (h) для расчетов и последующих экспериментов задают произвольно, например: 50, 150 и 250 мм. На фиг.2 представлены номограммы для случая, когда сторона подъема проходит через узлы подвески №3 и №4, а расчеты выполняются для опускания в узлах подвески №1 и №2.

Экспериментальная часть предлагаемого способа определения центра масс состоит из следующих операций.

1. До начала подъема стороны регистрируют начальное пространственное положение объекта относительно ограждающих конструкций.

2. Вдоль длиной стороны объекта по узлам подвески №3 и №4 под днищем в районе силовых элементов устанавливают необходимое количество гидродомкратов (в районах расположения опор) для обеспечения необходимой суммарной грузоподъемности, синхронности подъема стороны, обеспечения щадящей нагрузки на строительное основание.

3. Синхронно поэтапно с помощью домкратов поднимают длинную сторону объекта на высоту 50, 150, 250 мм.

4. На каждом этапе подъема фиксируют величины подъема (сторона узлов №3 и №4) и опускания (сторона узлов №1 и №2).

5. По достижению предельного значения подъема выполняют пошаговое опускание объекта с фиксацией указанных в пункте 4 параметров.

6. Значение по высоте ЦМ определяют графический методом (фиг.2), в соответствии с которым для того или иного значения h на соответствующую тарировочную линию проецируют экспериментальное значение величины опускания δ (на фиг.2 представлены значками большего размера), координата полученной точки по оси Н соответствует истинной высоте расположения центра масс объекта.

Кривые обозначены номерами 1 и 2 (фиг.2), соответствуют номерам узлов подвески №1 и №2 на фиг.3.

Способ определения положения центра масс, по которому создают отклоняющий момент путем наклона объекта, обеспечивая равновесное состояние объекта, и регистрируют параметры равновесного состояния, по которым находят высоту положения центра масс,отличающийся тем, чтов качестве величины, характеризующей высоту положения центра масс, принимают величину просадки противоположной стороны объекта,затем моделируют наклоненное равновесное состояние объекта, установленного на системе амортизации, используя для этого расчетные модели объекта с разным по высоте положением центра масс, который задают в диапазоне 20-70% от геометрической высоты объекта, при моделировании создают режим подъема одной стороны объекта и определяют зависимость величин просадки противоположной стороны модели объекта от задаваемой высоты положения ЦМ в виде номограммы,затем натурный объект наклоняют путем подъема одной стороны на ряд фиксированных высот, обеспечивая при этом синхронность подъема и равновесное состояние на каждой высоте подъема, регистрируют высоту подъема и величину просадки противоположной стороны объекта и по измеренной величине просадки по номограмме находят высоту положения центра масс объекта.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 32.
10.03.2013
№216.012.2e7a

Устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия

Изобретение относится к наземным средствам охлаждения и очистки гелия и может быть использовано, в частности, при создании систем заправки газообразным гелием бортовых баллонов ракетоносителей при их подготовке к пуску на стартовом комплексе. Устройство для охлаждения и очистки газообразного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477429
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.32c4

Транспортно-установочный агрегат стартового ракетного комплекса

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к транспортно-установочному оборудованию ракетного комплекса. Транспортно-установочный агрегат содержит несущую раму, опоры удержания изделия, установленные на агрегате по длине изделия, включающие поворотные стойки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478539
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.365f

Технический комплекс космодрома для подготовки к пуску на стартовом комплексе ракет-носителей

Технический комплекс космодрома предназначен для выполнения технологических операций по приему составных частей ракеты-носителя, ее сборке, испытаниям, стыковке с космической головной частью, индивидуальной и совместной проверке ракеты-носителя с космической головной частью, перегрузке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479472
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.39ec

Технический комплекс космодрома для подготовки к пуску ракеты-носителя с космической головной частью, содержащей разгонный блок и космический аппарат

Технический комплекс содержит комплекты оборудования, которые позволяют выполнять в монтажно-испытательном комплексе космодрома технологические операции по приему, техническому и технологическому обслуживанию и предпусковой подготовке составных частей ракеты носителя, их тестированиям, сборке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480389
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e44

Пневмогидравлический амортизатор

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит корпус (1), соединяемый с амортизируемым объектом. Основной шток (2) узлом крепления (3) соединен с основанием. Внутри основного штока (2) установлен цилиндр (5), образующий со стенкой основного штока (2) кольцевую газовую полость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481507
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3e45

Способ амортизации

Изобретение относится к машиностроению. Способ заключается в том, что между защищаемым объектом и сооружением устанавливают упругодемпфирующие связи в виде двухсторонних пневмогидравлических амортизаторов со ступенчатой упругой характеристикой на растяжение и сжатие. При действии внешних...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481508
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.41f0

Устройство тестирования электронного блока волоконно-оптического гироскопа

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов. С помощью электронного устройства для тестирования электронного блока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482450
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.07.2013
№216.012.5a74

Испытательный стенд

Изобретение относится к приборостроению и, в частности, к стендовой испытательной аппаратуре, предназначенной для пространственной ориентации объектов контроля, чувствительных к угловым перемещениям. Рабочая камера стенда, в которой размещается промежуточное приспособление с установленным в ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488777
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.10.2013
№216.012.7417

Источник излучения с низким уровнем шумов интенсивности для волоконно-оптического гироскопа

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других интерферометрических датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов. Устройство содержит источник, оптическое излучение с выхода которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495376
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.7421

Способ определения положения центра масс

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для определения положения центра масс статически неопределимых многоопорных объектов энерго-, тяжелого и транспортного машиностроения, например крупногабаритных энергоблоков атомных электростанций. Заявленный способ заключается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495386
Дата охранного документа: 10.10.2013
Показаны записи 1-10 из 31.
10.03.2013
№216.012.2e7a

Устройство для охлаждения и очистки газообразного гелия

Изобретение относится к наземным средствам охлаждения и очистки гелия и может быть использовано, в частности, при создании систем заправки газообразным гелием бортовых баллонов ракетоносителей при их подготовке к пуску на стартовом комплексе. Устройство для охлаждения и очистки газообразного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477429
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.32c4

Транспортно-установочный агрегат стартового ракетного комплекса

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к транспортно-установочному оборудованию ракетного комплекса. Транспортно-установочный агрегат содержит несущую раму, опоры удержания изделия, установленные на агрегате по длине изделия, включающие поворотные стойки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478539
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.365f

Технический комплекс космодрома для подготовки к пуску на стартовом комплексе ракет-носителей

Технический комплекс космодрома предназначен для выполнения технологических операций по приему составных частей ракеты-носителя, ее сборке, испытаниям, стыковке с космической головной частью, индивидуальной и совместной проверке ракеты-носителя с космической головной частью, перегрузке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479472
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.39ec

Технический комплекс космодрома для подготовки к пуску ракеты-носителя с космической головной частью, содержащей разгонный блок и космический аппарат

Технический комплекс содержит комплекты оборудования, которые позволяют выполнять в монтажно-испытательном комплексе космодрома технологические операции по приему, техническому и технологическому обслуживанию и предпусковой подготовке составных частей ракеты носителя, их тестированиям, сборке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480389
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e44

Пневмогидравлический амортизатор

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит корпус (1), соединяемый с амортизируемым объектом. Основной шток (2) узлом крепления (3) соединен с основанием. Внутри основного штока (2) установлен цилиндр (5), образующий со стенкой основного штока (2) кольцевую газовую полость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481507
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3e45

Способ амортизации

Изобретение относится к машиностроению. Способ заключается в том, что между защищаемым объектом и сооружением устанавливают упругодемпфирующие связи в виде двухсторонних пневмогидравлических амортизаторов со ступенчатой упругой характеристикой на растяжение и сжатие. При действии внешних...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481508
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.41f0

Устройство тестирования электронного блока волоконно-оптического гироскопа

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов. С помощью электронного устройства для тестирования электронного блока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482450
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.07.2013
№216.012.5a74

Испытательный стенд

Изобретение относится к приборостроению и, в частности, к стендовой испытательной аппаратуре, предназначенной для пространственной ориентации объектов контроля, чувствительных к угловым перемещениям. Рабочая камера стенда, в которой размещается промежуточное приспособление с установленным в ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488777
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.10.2013
№216.012.7417

Источник излучения с низким уровнем шумов интенсивности для волоконно-оптического гироскопа

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других интерферометрических датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов. Устройство содержит источник, оптическое излучение с выхода которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495376
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.7421

Способ определения положения центра масс

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для определения положения центра масс статически неопределимых многоопорных объектов энерго-, тяжелого и транспортного машиностроения, например крупногабаритных энергоблоков атомных электростанций. Заявленный способ заключается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495386
Дата охранного документа: 10.10.2013

Похожие РИД в системе