طراحی و ساخت سیستم اندازه گیری نیرو و گشتاور برای تست مدلی در تونل آب

اندازه گیری نیروهای هیدرودینامیکی روی اجسام زیر آب یکی از نیازهای اساسی تونل آب می باشد. با توجه به محدودیت‌های تونل آب برای این کار یک بالانس دقیق نیرو لازم است. هدف از این مقاله طراحی، ساخت و کالیبراسیون یک بالانس شش مولفه ای جهت اندازه گیری نیروها و گشتاورهای وارده بر مدل در تست های مدلی استاتیکی و دینامیکی داخل تونل آب، می باشد. برای این منظور فرآیند تولید بالانس نیرو گشتاور شامل مراحل طراحی سازه ای بالانس، تدوین تکنولوژی و ساخت، طراحی مکانیزم تست کالیبراسیون و کالیبراسیون بالانس شش مولفه ای صورت گرفته است. بالانس طراحی شده، قابلیت اندازه گیری سه مولفه نیرو و سه مولفه گشتاور، بطور همزمان و مستقیم جهت اجرای تست های مدلی تونل آب تحت شرایط با و بدون کاویتاسیون را دارد. این سیستم بر اساس اصول کرنش سنج ها و قوانین تیرهای خمشی طراحی شده است. با در نظر گرفتن رابطه بین نیرو و سیگنال خروجی بالانس و استفاده از مدل های کالیبراسیون اندازه گیری مستقیم نیروها و گشتاورهای وارد بر مدل در تونل آب فراهم می شود. جهت کالیبراسیون بالانس یک مکانیزم کالیبراسیون شش درجه آزادی طراحی شده است. طراحی این سیستم بر اساس قابلیت اجرای تکینک طراحی آزمایش متداول، استفاده از راستای گرانش برای بارگذاری بالانس و سادگی تراز و موقعیت دهی بالانس نسبت به راستای گرانش می باشد. با استفاده از این مکانیزم بالانس شش مولفه ای برای کاربردهای تونل آب کالیبره شده است. خطای استاندارد بین مولفه های اندازه گیری شده و بدست آمده از مدل کالیبراسیون در داده های بالانس کمتر از 1/0% حاصل شد.