Результат интеллектуальной деятельности: МОДЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО НАКЛОННОГО ЛЕСО-СУДОПОДЪЕМНИКА С ПОПЕРЕЧНОЙ КОМПОНОВКОЙ

Настоящее устройство относится к гидротехническому строительству, в частности к лесо-судопропускным сооружениям.

Известна модель транспортного наклонного судоподъемника, представленная в работе [1]. Основным недостатком данного технического решения является то, что камера судоподъемника имеет продольную компоновку. Кроме того, рельсовые пути имеют постоянный уклон 1:10.

В качестве прототипа заявляемого устройства взята модель транспортного наклонного судоподъемника с поперечной компоновкой [2]. Недостатком прототипа является невозможность выполнения экспериментальных исследований нестационарных процессов, возникающих при неравномерных режимах работы судовозной камеры наклонного судоподъемника с поперечной компоновкой при изменении уклона рельсовых путей.

Техническим результатом является создание модели транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой, которая позволяет проводить экспериментальные исследования нестационарных процессов, возникающих при неравномерных режимах работы при изменении уклона рельсовых путей.

Указанная цель достигается тем, что в состав модели транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой, включающей судовозную камеру, перемещающуюся по наклонным рельсовым путям, согласно изобретению содержит формирователь временных сигналов (ФВС), включающий кварцевый генератор, делитель частоты, счетчик импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета, схему управления счетчиком, формирователь сигнала «Конец операции», клавишу «Ускорение», формирователь сигналов ускорения, усилитель мощности сигналов ускорения, реле «Ускорение», клавишу «Торможение», формирователь сигналов торможения, усилитель мощности сигналов торможения, реле «Торможение». При этом выход кварцевого генератора подключен на вход делителя частоты, выход делителя частоты подключен на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета, выход схемы управления счетчиком подключен на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета, выход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета подключен на вход формирователя сигнала «Конец операции», клавиша «Ускорение» подключена на вход формирователя сигналов ускорения, выходы формирователя сигналов ускорения подключены на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета и на вход усилителя мощности сигналов ускорения, выход усилителя мощности сигналов ускорения подключен на вход реле «Ускорение», клавиша «Торможение» подключена на вход формирователя сигналов торможения, выходы формирователя сигналов торможения подключены на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета и на вход усилителя мощности сигналов торможения, выход усилителя мощности сигналов торможения подключен на вход реле «Торможение», выходы реле «Ускорение» и реле «Торможение» подключены к исполнительным механизмам модели транспортного наклонного судоподъемника, выходы формирователя сигнала «Конец операции» подключены на входы формирователя сигнала ускорения и на вход формирователя сигнала торможения.

Формирователь временных сигналов позволяет выдерживать время разгона (торможения) с точностью (6,5…8)% и обеспечивать параметры ускорения (торможения) в необходимом диапазоне.

Модель транспортного наклонного судоподъемника с поперечной компоновкой поясняется чертежами, представленными в патенте на полезную модель №127037 [2].

На фиг. 1 приведена структурная схема модели транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой, в состав которого входит формирователь временных сигналов 1. Схема формирователя временных сигналов 1 содержит кварцевый генератор 2, делитель частоты 3, счетчик импульсов с регулируемым коэффициентом пересчетам 4, схему управления счетчиком 5, формирователь сигнала «Конец операции» 6, клавишу «Ускорение» 7, формирователь сигналов ускорения 8, усилитель мощности сигналов ускорения 9, реле «Ускорение» 10, клавишу «Торможение» 11, формирователь сигналов торможения 12 усилитель мощности сигналов торможения 13, реле «Торможение» 14, формирователь временных сигналов 1 подключен к исполнительным механизмам 15 транспортного наклонного судоподъемника. При этом выход кварцевого генератора 2 подключен на вход делителя частоты 3, выход делителя частоты 3 подключен на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета 4. Выход схемы управления счетчиком 5 подключен на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета 4, выход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета 4 подключен на вход формирователя сигнала «Конец операции» 6. Клавиша «Ускорение» 7 подключена на вход формирователя сигналов ускорения 8, выходы формирователя сигналов ускорения 8 подключены на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета 4 и на вход усилителя мощности сигналов ускорения 9, выход усилителя мощности сигналов ускорения 9 подключен на вход реле «Ускорение» 10, клавиша «Торможения» 11 подключена на вход формирователя сигналов торможения 12. Выходы формирователя сигналов торможения 12 подключены на вход счетчика импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета 4 и на вход усилителя мощности сигналов торможения 13. Выход усилителя мощности сигналов торможения 13 подключен на вход реле «Торможение» 14, выходы реле «Ускорение» 10 и реле «Торможение» 14 подключены к исполнительным механизмам 15 модели транспортного наклонного судоподъемника, выходы формирователя сигнала «Конец операции» 6 подключены на входы формирователя сигнала ускорения 8 и на вход формирователя сигнала торможения 12.

Для исследования эксплуатационных режимов движения модели камеры возникла необходимость варьировать временем неравномерного движения (разгона и торможения).

Модель транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой работает следующим образом.

Формирователь временных сигналов позволяет выдерживать время разгона и торможения с точностью (6,5…8)% и обеспечивать параметры ускорения (торможения) в необходимом диапазоне.

Формирователь временных сигналов 1 выдает сигналы на разгон и торможение с заданной длительностью от 0,05 до 12,8 сек с дискретностью 0,05 сек. Запуск формирователя сигналов ускорение 9 и формирователя сигнала торможения 12 производится при нажатии клавиши «Ускорение» 7 или клавиши «Торможение» 11. Установка длительности операции производится с помощью счетчика с регулируемым коэффициентом пересчета 4 и схемы управления счетчиком 5.

Работа формирователя временных сигналов 1 производится следующим образом: кварцевый генератор 2 формирует стабильную частоту 32768 Гц, которая поступает на делитель частоты 3 с коэффициентом деления 1638. С выхода делителя частоты 3 сигналы с частотой 20 Гц поступают на вход счетчика с регулируемым коэффициентом пересчета 4. Перед проведением исследований устанавливается коэффициент пересчета счетчика с регулируемым коэффициентом пересчета 4 с помощью схемы управления счетчиком 5. При нажатии клавиши «Ускорение» 7 в формирователе сигналов ускорения 8 формируется сигнал, который разрешает работу счетчика с регулируемым коэффициентом пересчета 4, усиливается усилителем мощности 9 и включает реле «Ускорение» 10, которое подает напряжение на исполнительный механизм транспортного наклонного судоподъемника 15. Через заданное время сигнал с выхода счетчика с регулируемым коэффициентом пересчета 4 поступает на формирователь сигнала «Конец операции» 6, с выхода которого сигнал поступает на вход формирователя сигнала ускорение 8. При этом запрещается работа счетчика с регулируемым коэффициентом пересчета 4, снимается сигнал со входа усилителя мощности сигналов ускорения 9 и отключается реле «Ускорение» 10 и исполнительный механизм транспортного наклонного судоподъемника 15.

Аналогично работает устройство при приходе сигнала «Торможение». При этом через заданное время отключается реле «Торможение» 14 и соответствующий исполнительный механизм транспортного наклонного судоподъемника 15.

Формирователь временных сигналов 1 входит в состав схемы управления привода модели транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема электропривода модели камеры транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой. Электродвигатель реверсивный постоянного тока Д₁, присоединенный к колесам камеры через червячный редуктор, приводящий в движение камеру с помощью троса, питается от сети 220 В через понижающий трансформатор УТН-1 до 110 В и диодный мост Д 232 А. К электродвигателю Д₂ подключен формирователь временных сигналов ФВС, который автоматически определяет время равноускоренного разгона модели камеры и равнозамедленного торможения, когда он включен на автоматическое управление. В нижнем положении переключателя ФВС отключен, для надежной работы можно пользоваться ручным временем равноускоренного разгона и торможения, который определяется обычным секундомером.

Для подтверждения работоспособности модели транспортного наклонного судоподъемника на фиг. 3 и 4 приведены графики колебаний воды в камере лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой для быстрого торможения камеры и при нормальных эксплуатационных режимах.

Здесь Т_р - время разгона камеры, j_x - горизонтальная составляющая ускорения при ее разгоне, Т_к - время фазы колебаний, то есть время пробега волны возмущения от одной стенки до другой, l_к и b_к - соответственно габаритная длина и ширина камеры, h_к - глубина наполнения камеры, ζ - ордината свободной поверхности жидкости, ε - малый параметр, определяемый соотношением (здесь V_x=V₀cosθ - горизонтальная составляющая скорости равномерного движения камеры перед остановкой, θ - угол наклона рельсовых путей, - скорость распространения малых возмущений, g - ускорение свободного падения).

При неравномерном движении модели камеры транспортного наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой (время разгона, торможения) ФВС оборудован счетчиком отсчета сигнала времени 1 - 0,05 с; 2 - 0,10 с; 3 - 0,20 с; 4 - 0,40 с; 5 - 0,80 с; 6 - 1,60 с; 7 - 3,20 с; 8 - 6,40 с. После установления глубины воды на модели камеры высчитывается время пробега волны от одной продольной стенки модели камеры до другой . Время равно Т_к=0,78 с. Путем подбора времени на ФВС, например, на фиг. 3 приведен режим мгновенной остановки модели камеры: (Т_р<2Т_к) нажимаются кнопки ″3″=0,20 с, + ″4″=0,40 с, получаем Т_р=0,60 с; на фиг. 4 - режим для случая нормального эксплуатационного режима (Т_р>2Т_к). Приведен режим разгона модели камеры.

Эти признаки обладают существенной новизной и аналогов данного технического устройства не выявлено.

Такая модель наклонного лесо-судоподъемника с поперечной компоновкой позволяет в полном объеме исследовать нестационарные процессы, возникающих при неравномерных режимах работы судовозной камеры при транспортировке судов и плотов с возможностью изменения уклона рельсовых путей, в которой для фиксации времени неравномерного движения камеры используется формирователь временных сигналов позволяющий выдерживать время разгона (торможения) с точностью (6,5…8)% и обеспечивать параметры ускорения (торможения) в необходимом диапазоне.

Источники информации

1. Васильев О.Ф., Долгачев Ф.М., Касперсон А.А., Гольцов Н.Х., Шубин Ю.Н. Экспериментальные исследования на модели наклонного судоподъемника // Режим и освоение водных объектов, АН СССР. 1962.

2. Сапцин В.П., Турецких С.О. Модель транспортного наклонного судоподъемника с поперечной компоновкой // Патент РФ на полезную модель №127037. 2013. Бюл. №11.

3. Сапцин В.П. Рациональные режимы движения камеры транспортного судоподъемника для перевозки грузов [Текст] / В.П. Сапцин, Б.Ф. Лаврентьев, С.О. Турецких // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвященной 200-й годовщине победы России в Отечественной войне 1812 года, г. Пермь, 26-28 апреля 2012 г. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. - Т. 1. - С. 130-139.