طراحی سنسور شش مؤلفه ای نیرو – گشتاور برای تونل کاویتاسیون
چکیده
اندازهگیری نیروهای هیدرودینامیکی روی اجسام زیر آب یکی از کاربردهای اساسی تونل آب میباشد. برای این منظور، یک بالانس دقیق نیرو نیاز است. در این مقاله به طراحی یک بالانس کرنشسنج شش مؤلفهای جدید، جهت اندازهگیری نیروها و گشتاورهای وارده بر مدل بطور همزمان و مستقیم تحت شرایط با و بدون کاویتاسیون در تونل آب پرداخته شدهاست. این بالانس، یک سازه پیچیده فنری است که از طریق اندازهگیری کرنش ایجادشده بر روی المانهای فنری، نیروهای وارد بر مدل تونل آب را با دقت بالا اندازهگیری میکند. کرنش اندازهگیریشده به وسیله کرنشسنجها به یک سیگنال الکتریکی تبدیل شده و این سیگنال تابعی از بارهای خارجی اعمالشده به مدل میباشد. ایده اصلی طراحی بالانس جدید، تبدیل بارهای وارده بر مدل به کرنش خمشی در محل نصب کرنشسنج میباشد. بالانس چند مؤلفهای دارای ساختاری پیچیده با تعداد بیشماری ابعاد است. بنابراین نمیتوان به تنهایی با استفاده از روش تحلیلی، ابعاد مقاطع را محاسبه کرد. ابعاد بهینه بالانس و میزان تغییر شکل آن تحت بارهای مختلف، با ترکیبی از روش تحلیل دستی و نرم افزاری با استفاده از روش اجزا محدود محاسبه شده است. در این راستا بارهای هیدرودینامیکی وارده بر مدلهای تونل آب محاسبه شده و نتایج جهت تعیین سطح کرنش مورد نیاز، مورد استفاده قرار گرفتند. اندازه تیرهای خمشی مقاطع اندازهگیری به منظور ایجاد کرنش مورد نیاز در تستها، به دقت محاسبه شدهاند.