Устройство для дистанционного измерения морских волн

Устройство для дистанционного измерения морских волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ла 109970

Класс 42с, 26

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ--- ---------.И. И. Стась

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

МОРСКИХ ВОЛН

Заявлено !8 ии)ля !956 I. за ¹ 555664 в (<оми)ет но делам изобретений и открытн1! при Совете Министров СССР

Известны устройства для дистанционного измерения морских волн, <1 также 113510pc}IHB ОтлиВОВ и 1чрилипов уровня моря выпо.чнснныс в ви-! лс заполненного газом сосуда цилиндрической формы, снабженного в своем лнс приемным отверстием, а в верхней части своей внутренней полости лвумя изолированными друг от друга камерами с мембранными приемниками давления. показания которых преобразуются в электрические величины и дистанционно регистрируются с помощью ясциллоскопического индикатора.

Олняко эти известные устройства обляляют существенными нслостяткями: они не имеют дистанционного управления работой приемников давления и належных приспособлений

ЛЛЯ ИСКЛЮЧСНИЯ ВЛИЯНИЯ НЗ ICIICIIHA ятмосфсрногодявления и других ко,чс б<н)ий лявления во Виси)нсй срелс; чувствительность применяемых в IIHx приемников давления ограничена срягииггсльно узкою область)о спектра волнения, поэтому эти устройства «с могут служить для изме-!

)Сltllfl,)III)ábIÕ MOP(.КНХ ВОЛН BO ВССМ ли1)назоне н любых изменений уровня мОря. 1яхоля1цийся В их в»утренней полости газ нс имеет надежной защиты от растворения его в воде и от увлажнения; балластное гидростатическое давление столба воды не может быть автоматически снято на любой глубине погружения; включение приемников давления в работу не может быть надежно проконтролировано, также не обеспечены колебания мембраны приемника давления около ее среднего положения.

Описываемое устройство свободно от указанных недостатков, что достигнуто следующим образом: один нз мембранных приемников давле. ния сочленен с якорем высокочувствительного инлуктивного преобразователя, я другой приемник давления связан с ползунком реостатного преобразователя, используемого при больших колебаниях давления.

Г<чз и воля отлелсны в этом устройстве эластичной лияфрягмой друг От друга; кяжлая из камер с датчиком

ЛЯВЛЕНИЯ СОСЛИНСиа ПРИ ПОМО)ЦИ трубки с внутренней полостью эластичного баллона, заполненного газом. Пол нхолными отверстиями трубок Во внутренней полости сосуда устяновлс1ю листянционно управляемое с помощьи) элсктромягн11Т11 хряповое колесо с жсстко зякрепленf1ÛÌÈ !(Л < .Г(2 ОС((ДВ)"Ъ(и ДIIСКЛ МИ, с и ((б) х(сll I I l>l l(1 H K) л(3 >н<;»((и, сл у>ил (циМИ Д. IЯ ИОД)КЛТИЯ К OTB(()СТИЯМ СО единительиых трубок кллнанов, уKj)(п)le(Ill(>(x 1(ii упруг»x ил;(стннлх, и, rÄ I )l н (р Г, (В и х< Г н и я к 0 н т л к т (t 0 Й и л л(Tr1HI>I, пер<и(л(очл(ои(сй цепь питлния. 11л cð< It(el(ш(утр< ннсй части корпусл ус)лновлен коптлкт контро. »,нои электрической цепи, автомлт lf 1(ски злмf>(к()емl>III ) Hj)) 0É илл.

С) ИНОЙ КЛЕ»(<1(tr(Е((<10(>ICHТ З((Кj)I>ITHf!

floe,lc .i(I(1M I3Ko,lf(0г0 0Tl3(.P :TH!1 oJ3i1Ой из трубок. Клх<для из клмер с длтчиком давления дополнительно соЕДИIICIIЛ С ПОМОЩЬЮ КЛПИ.ПЛЯРЛ С КЛм(рОЙ е(срГднсЙ Iлсти сОсудл> злIl0, (ИГИ пои газо((1, Кл инлл ярьl се!>1Г). жены крьниклмн с резьбой для гермс Tfl to< кОГО ПГ12ГKPI>(TH H их, л для сообщения внутренней полости сосуда с внеишей средой к дну его прикрснлепл трубка, дилмстр которой Взят тлким, что короткопериодНЫГ ИЗМ< HCНИЯ ДЛВ, (ГИИЯ ВН<ПИНСЙ ср< ды полпостыо глсятся. Приемное отверстие В дне сосуда такого диаметра, при котором попадание в резонанс собст(3ениых колсблний газа внутри сосуда с измерясл(ыми колебаниями длвления ВО Внешней среде исключено. В средней части корпуса сосуда сделлно отверстие с

K.!HH:If(0 I для предварительной подкачки газа во внутреннюю по,лость с(2суда.

Устро((ство, согллсно изобретению, предназначается дпя записи профи,пя и, элементов поверхпостных воли, л тлкже длинноп<риодных волн и прсдшествешшков зыби, почти Hc(3(tд((чых,простыл(гпл 30»1, 2(ля фикса(If!(I мик120ссйсм, !2(le HP()cTP3 Hf(f<23((ffx ся до глубинь(„определяемой киломстрлми, для Ц)иксации изменений уровня моря к((к в прибрежио" зо1(е, тлк и в открытой част(3 его.

jjH фиг. 1 предстлвленл схемл опш:ывлсмого устройства в продоль»ni(разрезе; иа фиг. 2 — разрез по

ЛЛ на фиг. !.

В верхней части корпусл устройства имеются две 33зо аиро>)а нные перегородкой 1 камеры 2 и 3, Включлющис в себя два мембранных е(рием(шкл давления, смоитировлииые нл панели 4.

j 1(t)ci, Il>ин1Г !«) 1(банни длвлсиия

Во ((не»(и(Й < pc,l< (и)сприиимлет мемГ) р (» I:1 ), (0 и л (. H c I (H r 3 fl с (3 ы с О к 0 ч у Вс(нит(льным индуктивным прсобрл3013;I1<,псм, представляю(цим собой

f(K 0 j) I > (i, !2 (1 С П О П 02К С Н и Ы Й M (, 2K Jt ) Il O(foci(A»I элсктромлгнитов 7. Запись

6o,rII>H(Hx колебаний давления oc) щсствляется I(j)(з присл(и((к, содсрх<ащи((мембрану 8, связанную с ползунком 9 ре<нтятиого преобразователя 10. Для обеспечения герметичности перегородка 1 жестко укреплена в крышке корпуса, а нижняя кромка перегородки упирается и продольный плз панели 4 с упругой, например, резиновой прокладкой.

1<,лх<д ($1 3|з изоли!)Овлниых клм(. р

f I ) (H p HC i t H H l< rt (((f I д л Вл с f l (I H H 121( помощи трубок 11 и 12 и горлошин.r !

3 <.0< |rн(е((13 с внутренней полостью, заполненной газом, эластичного баллона !4, !30cHpH(t!I((t;»c)H(e!0 давление ши шней средь(, что обеспе швлет лвтомлти (Г< кое снятие с мембран () и 8 нл любой глубине погружения балластного гидростлтичсского д Л В л (> I I I f 1(СТОЛ б) Л 13 0 l b(f I H Ä ус Т р О Йством; блллон !4 предохраняет, крол!с того, злключеш(ый В нем глз

OT УВЛЛХ<НГНИЯ И РЛСТ (30!)ГНИЯ В Е(ОД(, тлк клк укрепленный к крьнпкс корпуса ос) пи(тель 1) может поглощать только определенное количество Влаги.

Б средней части корпуса расположен электромагнит !6, взаимодействуюи|ий при помои|!! рычага 17 с храповым колесом 18, ия оси которого 2кестко установлены двл диска !

9 и 20, снлбженные клждьи(двумя взлимоперпендикулярно рлсполо>ке(t(t»(xi(I куллчклми 21, которые с . п(:мощ(ио кллпанов 22, укрепленных

f(r упругих пллстинлх 23 и 24 поо.срсдн0 перскрывлют входные отверстия трубок 11 и !2, л тлк>3(с псремсщшот контлктну(о пллстину

25 нср(кл(очлтсля цепи питлш(я с одн()I о электропреобразовлтсля 6 — 7 ца другой 9 — 10.

При открытых входных отверстиях обоих трубок 11 и 12 устройство выкл!О>(сно. Для контроля включения в рлботу приемников давления в средней части кбрпусл устройства имеется рслс, вкп(очлео(ееее в себя э, р е | га г7, лн)о)(лтичсски злмыклемыс иллсти- . лми 23 и 24 в момент псрекрытия кллплнлми 22 входного отверстия

Одной из трубок (! или 12. Г1оклзлиия реле псрсдл(отея по проводу, иду(цсму к элсктромлгниту !6. При

НКЛ)ОЧЕНИИ ПРН I(lllllKOB ДЛНЛЕНИЯ Клм(р 2 и 3 и работу загорается нл

I I < Л Ь Т (У П Р Л Н Л С Н И и K O l I T P O fi h l f 3 Я .П 11 Mиочкл или откпоняется стрслкл вольтметра. Каждая из изолированных клмср 2 и 3 сосдинснл с о T3льной злполисиной глзом частью сосуда кр )Mc трубок 11 и 12 дополниг(льио при иол(оц(и 1(рмстичс(ки закрываемых крышклми клпилляр()B 28 и 29 с запрессованным в них войлоком. При отсутстнии капилляров 28 — 29 с соответстн< нио подобранной пропускной способностью включение устройства н рабочее состояние в моменты максимума или мииимумл длвлсшгя привело бы к том), что колебания мембрлн 5 и 8 происходили бы только или около их верхних положешш или только около нижних положений.

Кабель 30, закрсплясмый гайкой с уи loTIIBIolllHM сальником, состоит из Гlяти llpoBo>10B: для питания электрических схем злнято три провода клбсля. которые подведены к клеммам 3! — 31 — 31, расположенным на подвижной пластине 25, и дня провода подключены непосредственно к электромагниту 16 (эти провода на фигуре не показаны, чтобы не затенять схему, остальные проводя показаны оборванными). Клеммы 31—

3I — 3!, как правило, соприкасаются с рлсположенными ня неподвижной пластине 32 клеммами 33 — 33 — 33, соединенными проводами с. реостатной схемой 84 — 34 — 34. Когда к подви>киой пластине 25 подходят кулачки 21 на диске 19, перекрывающие входное отверстие трубки 1!, одновременно кулачком 2(, располо>KcIflibfM нл диске 20, приподнимается пластина 25, переключая питание с. клемм 33 — 3,3 —,33 на клеммы 35—

35 — 35, соединенные проводами с концами 36 — 36 — 86 катушек электром л гн ита 7.

Пружины 37 и 38 уравновешивают все рычагов н гаек крепления, пруж(<на 39 удерживает в поло>кении сцепления рычаг 17 с храпоным колесом 18. В качестве индикатора служит вольтметр, электриЧЕСКЯЯ Ц(ПЬ КОТОРОГО СОСТОИТ ИЗ одного провода, идущего к электромагниту !6, а второй провод заменяется водой-зсм >fcé.

Для обссис icIIHff нозмо)(<ности

llpoBeл< пня и ям(p(fill и н <я л н)бой гл<<<биие в средней 13сТН корпуса сделано отверстие 40 с кллпаном, Icрсз которос производится предварительная подкл и<л газа в баллон 14.

Для соединения внутренней полости устройстнл с ви<чинсй средой прелу см()Tpciiы н ниж11(.и iясти K()p»y< л решетка 41 и патрубок 42, причем, дилметр приемного отверстия патрубк3 42,п(>л>;<еи быть достаточно широким, у штывая, что зак.п(очснный в устройстве глз, кроме персдачи внешних импульсов давления, обладает своими соб)стненными колебаниями.

В случлс исиользонлния ollllc3iillo го устройства н кл IccTB(дистанционного марсогрлфл, т. с. для записи изменcíèfi уровня моря н течение довольно длительиогo времени, Отверстие 42 злкрыил)от заглушкой

43, TBK>lIII BBKpfilB3K)T капилляры 28 — 29. В этом случае внутренний Объем корпус3 будет сообщаться с внешней средой через сравнительно узкую трубку 44, в которой все короткопериодные колебания типа волновых гасятся, благодаря большому сопротивлению трения о стенки трубки при перетекании воды в корпус устройства и обратно.

В случае использования данного устройства н клчсстнс нолиогрлфа в экспедиционных условиях, устройство подвешивают нмссте с обтекаемым грузом к поплавку нл тросс длина которого должна быть не McfICE . ПОЛОВИНЫ ДЛИИЫ ИЗМСРЯСMblX поверхностных воли. Г!ри этих условиях устройство рел1 пруст (н на диИЛМИЧЕСКОС ПОЛЕ ДЛНЛЕШГЯ ВОЛН, 3 записывает колебания сносго вертикального перемещения, обусловленныс колебаниями поплавка нл нопнс.

Для уменьшения сопротивления устройства при этих колсблниях и

ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ В()ЗМОж)Юй ДИНЛМИческой cocTIIB.>lÿioùcé давления воды B отверстие 42 надевают под болты мстлллнчсскнс чсх,чы-обтскатсли (локлзянш.(с пупктиром) Верхний 45 и нижний 46, с(шб)кснныс Отверстиями 47, соединяющими Внутр HH(o(o

H<)!н>с Гь ГО(ъД(1 !ГI)<"3 м(жкОPИУснь(с .1,>ЗО )l,(< HII< Hill< Н (.Р(,(ОИ.

Ъ (1 f)ollcTB() испо <1(>3) (T(f(В C1"lцио1!((РИЫХ УСЛОВ1!ИХ ГЛСДУ(ОН(н(<(O(>PIIЗОЫ, С1ЛИОВИВ ИСНОДВИ)ИИО В BCPтнклльном еОло)коlll

Кл)к/(ь(й импульс элсктромлгнитл /6 производит слсдующу(о рлботу попеременно: перекрыв входное отверстие, нлпримср, трубки 1/, вкл(о 1il(1 сft H р;(бОK" тивный преобразователь 6 — 7; слеJ(y!of((Hi(импульс электромагнита 16 снова открывает входное отверстие трубки 11 — -устройство переходит в нсрлбочес состояние, тлк как входное отверстие трубки 12 тлкжс зякрьгго; третий импульс электромагшпа /6, псрскрьн<ля Входное Отверстие трубки 12, включлст в рабочсс состояние реостлтный преобразователь 9 — /О, четвертый импульс открывает Входное отверстие трубки

/2---устройство снова переходит в нерябо и е состояние и т. д.

Перемещения мембран 5 и 8, лреобразоваш(ыс в электрические величины, дистанционно регистрируются с помощью зеркального осциллографл без yc((литсля. Для иллюстра-, ции пречстявл< ны двг злниси рязвиВлк)щегося поверхностного на море волнения Hpit установке устройства ня глубине около 20 л<, причем вторля Осциллогрлммя снята после перВой осцнл,чограммы спустя 4 часа при ветре постоянного нлправления (злпись произведена В крупном масштабе H(1 o(öè

Il1HpHtfnln l2 с»!). 1Ьч<>льные и конечньц. у ил тки осцил.н)грамм соответствуloT нулевым рлзмяхлм свет Вьх n o ncl(HJI, рl(t I.

Прерывистыми черточками на осциллограмме показано время— отметчик времени работал с интервллом в 2 сек.

Для определения амплитуды волны необходимо провести карандашом нулевую линию, записанную нл концах осцил.чограммы и измерить размахи световых отметщ осцнллогрлфа вверх и вниз от нее.

Тлрировочн((я кривая поклжет, какому Волпсшно нл поверхности моря (ООТВ(тттпуст д(l иная 3((лись придонИОГО НОЛЯ ДЛИЛ< ИИЯ ВОЛН, 1 ;IpftpoHI(y устройстял нл давление производят следующим образом: к

Огнсрс (и(о плтрубкя 42 подкл(очают резиновый шланг с цилиндрической

В<>ронкой нл другом его к(лщс; через

Воронку нллнвлют воду в корпус до тсх Hop, HoK(яя, таким образом, зависимость отклонения ня фотобумаге световых отметок осциллографа от высоты столба воды, длвящего ня мембрану 6). Лнллогично тлрируют реостатньш датчик камеры,3 после перекрытия Входного Отверстия трубки /2.

Чувствительность устройства регулируют натяжением установки мембран, величиной зазора между катушками электромлгнитл 7 и подаваемым напри)кенисм.

Предмет изобретения

I. Устройство для дистанционного измсрения морских волн, а также измерения лриливо-отливных уровней моря, выполненное в виде заполненного газом сосуда цилиндрической формы, снабженного в дне приемным отверстием и имеющего в верхней части своей внутренней полости две изолированныс друг от друга камеры с л(смбрянными приемниками давления, показания которых преобрязу(отся В электрические

f)(Jfv<1flf((I и дистанционно рсгистриру(отся с помощью осциллоскопического индикатора, о т л и 1 я ю ще ес я тем, что, с целью рлсширсния диапазона измерений, один из мембранных приемников давления сочлснен с якорем высокочувствительного индуктивного преобразователя, включаемого в работу при .небольших изменениях давления, л другой приел(ник давления связан с ползун((о(((реостатного преобразователя, Р1о 106)975 используемого при больших колебаниях давлс!сия.

2. Устройство поп. 1, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью предохранения заключенного в сосуде газа or растворен!<я в воде н его ув>1

:3, Устройство по пп. 1 — 2, о тл ич и lо щ с с с я тем, ITo> с целью автоматического снятия с мембран на люГ>ой глубине погружения балластног<) гидростатичсского давления и

ИСКЛ<О I< ПИЯ I)JIItfttttlft НЗМЕНЕНН!! IITмосферного давления, каждая из камер с. датчикол! давления соедин<ни при помощи трубки с внугреннсй полостью эластичного баллона, заполненного газом.

4. Устройство по пп, 1 — 3, о тл ичающееся тем, что, с целью дистанционного переключения отверстий трубок для обеспечения восприятия одной из мембран только измснсни!! динамического и гидростатнческого давления в окру>клюни н среде н одновременного подкл<очсни я цели питания соответствующего электрон реобразователя, пол входными отверстиями трубок во внутренней полости сосуда устапонл< но дистанционное, управляемое

< tI<»<1<)ttIt >лскгрол!!<гннт

К< > >« < », l > <>< ll ><< » < >!><>1 <> Н« « «<>:>!) .

t!<;<и<и«<н для нод>катни к <)1I><.ðстням соединительных труб<)к клана!нх), укрепленных на упругих пластинах, и псредви>кения контактной пластины для переключения цепи питания с.одного электропреобразователя на другой.

5. Устройство по пп. 1 — 4, о т л ичающееся тем, что, с целью диета !щнонного контроля включения приемников давления в работу, на средней внутренней части корпуса сосуда установлен контакт контрольной электрической цепи, автоматически замыкаемый упругой пластиной клапана в момент закрытия последним входного отверстия одной из трубок, G. Устройство по пп. 1 — 5, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения колебаний мембран около нх среднего положения при коротконериодных изменениях давления в окружающей среде, каждая из камер с датчиком давления дополнительно соединена с помощью капилляра с камерой в средней части сосуда, заполненной газом.

7, Устройство по пп. 1 — 6, о тл ни а го !це е с я тем, что, с целью исключения н>!нинин Ittt результ гп>1 измерений собс<н< нных колебаний г!!.1<1, з,>нлк> и нн<,! о во внутренней полости сосуда нри измерениях коротконсрнодных колебаний давлеllllf1. прием!<ое отверстие в дне сосуда выполнено такого диаметра, при котором попадание в резонанс собственных колебаний газа внутри сосуда с измеряемыми колебаниями давления но внешней среде исклюl O I I O.

8. Ус)ро>!ство по пп. 1 — 7, отличающееся тем, что, с целью обеспечения измерений, медленно меняющегося давления в окружающей среде создаваемого, например, приливамн и отливами или другими длннн<н<сриоднымн изменениями у1)<>нн>1, кинилли )hl <ч!абжсны крышками < !)< 11,6<>й д>гя г<рм<тн t« t!ос 111 coc .Удll c Htlcttltl< .É средой ко дну его прикреплена трубка, диаметр которой взят таким, что короткопериодные изменения давления внешней среды полностью гасятся, 9, Устройство по пп. 1 — 8, о тл ичающсеся тем, что, с целью обеспечения возможности производства измерений на любой глубине, в средней части корпуса сосуда сделано отверстие с клапаном, через которое производится предварительная подкачка газа во внутреннюю полость сосуда,