Волнограф

Волнограф

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Волнограф предназначен для измерения параметров ветровых волн. С целью повышения точности измерений веха закреплена в осевом шарнире 2, жестко связанным с поплавками 3, флюгером 5 и грузом 4. В основании вехи закреплен дополнительный поплавок 1. Сигналы с акселерометров 6, закрепленных на вехе на равном удалении от нее, поступают на входы первого разностного усилителя 7 и сумматора 10. Сигнал с усилителя 7, пропорциональный угловому ускорению поплавка 1, дважды интегрируется интегратором 8, на выходе которого формируется угол наклона поплавка 1, после чего в функциональном преобразователе 9 формируется значение косинуса угла наклона. Полученный сигнал после деления суммы сигналов акселерометров из блока 10 на значение косинуса угла наклона в делителе 11 поступает в разностный усилитель 13, на второй вход которого поступает сигнал с блока 12, пропорциональный удвоенному ускорению свободного падения. После двойного интегрирования в блоке 14 формируется сигнал, содержащий информацию о профиле волны, который регистрируется в блоке 15. 1 ил.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1613861 А 1

09) (11) (g1)$ С 01 С 13/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4227652/24-10 (22) 13..04.87 . (46) 15.12 ° 90. Вюп. Р 46 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) Ю.В. Дубинский, А,В. Ференец, В,Н. Колодин и Н.Ю. Иордашева (53) 551.460.18(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1305874, кл. С 01 С 13/ОО, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 821917, кл. С 01 С 13/00, 1977. (54) ВОЛНОГРАФ (57) Волнограф предназначен для измерения параметров ветровых волн. С целью повышения точности измерений веха закреплена в осевом шарнире 2, же.— стко связанным с поплавками 3, флюгером 5 и грузом 4, В основании вехи закреплен дополнительный поплавок

1. Сигналы с акселерометров 6, закрепI

2 ленных на вехе на равном удалении от нее, поступают на входы первого разностного усилителя 7 и сумматора 10, Сигнал с усилителя 7, пропорциональный угловому ускорению поплавка 1, дважды интегрируется интегратором 8, на выходе которого формируется угол наклона поплавка f после чего в функциональном преобразователе 9 формируется значение косинуса угла наклона, Полученный сигнал после деления суммы сигналов акселерометров из блока 10 на значение косинуса угла наклона в делителе 11 поступает в разностный усилитель 13, на второй вход которого поступает сигнал с блока 12, пропорциональный удвоенному ускорению свободного падения. IIoсле двойного интегрирования в блоке

14 формируется сигнал, содержаший информацию о профиле волны, который регистрируется в блоке 15. 1 ил.

1613861

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров ветровой волны, и может быть использовано, на- 5 пример, при. метеорологических и океанографических исследованиях, Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже изображена конструкция 10 предлагаемого волнографа и структурная схема обработки информативных сигналов.

На чертеже приняты следующие обозначения: поплавок 1 датчика верти- l5 кальных колебаний уровня волновой поверхности;. осевой шарнир 2; поплавки 3 конструкции; груз 4; флюгер 5,: акселерометры 6; первый разностный усилитель 7; первый двойной интегратор20

8; функциональный преобразователь 9; сумматор 10; делитель 11; источник 12 опорного напряжения; второй разностньй усилитель 13; второй двойной интегратор 14; регистратор 15. 25

Три поплавка З,конструкции связаны штангами с осевым шарниром 2 и тросами с грузом 4. Поплавок 1 датчика вертикальных колебаний уровня водной поверхности жестко связан с акселеро- 30 метрами 6 и при помощи -осевого шарнира 2 с конструкцией из трех поплавков 3, флюгера 5, штанг, тросов, груза 4. Выходы акселерометров б связаны с входами первого разностного усилителя 7 и сумматора 10. Выход первого разностного усилителя 7 через первый двойной интегратор 8 и функциональный преобразователь 9, а. выход сумматора 10 непосредственно связаны с -40 делителем 11. Выход делителя 1.1, а также выход источника 12 опорного напряжения соединены через второй разностный усилитель 13 и второй двойной интегратор 14 с регистратором 15 профиля волнения.

Ус тр ой с т в о р а б о та ет сл едующим образом.

При ветровом волнении вся измери-. тельная система совершает колебания.

При помощи флюгера 5 конструкция ориентируется таким образом, что ось флюгера становится параллельно направлению распространения волны, поплавок датчика 1 не затеняется поплав55 ками 3 конструкции. Наличие связанного с конструкцией груза 4 и разнесенных поплавков 3 конструкции уменьшает ее горизонтальные перемещения, В вертикальной плоскости поппавок 1 имеет свободное перемещение за счет осевого шарнира. 2. Поплавок жестко связан с двумя акселерометрами 6, которые разнесены на одинаковое расстояние от поплавка. датчика. 1 по оси, параллельной распространению волны. Акселерометры выдают сигналы, пропорциональные: первый — сумме вертикального ускорения поплавка, ускорения свободного падения и составляющей от углового ускорения; второй— разности сумм вертикального ускорения поплавка и ускорения свободного падения с составляющей от углового ускорения поплавка. Таким образом, при суммировании сигналов с датчикрв влияние углового ускорения компенсируется н результатом является удвоенное вертикальное ускорение поплавка плюс удвоенное ускорение свободного падения. При вычитании сигналов с акселерометров результатом является удвоенная составляющая углового ускорения, которая связана с линейным ускорением зависимостью

9\ а„=С Ь, 1 ° где Π— вторая производная от угла наклона датчиков (угловое ускорени е);

L — расстояние от центра тяжести датчика вертикальных колебаний до акселерометров, Сигнал с разностного усилителя 7, пропорциональный угловому ускорению поплавка 1, дважды интегрируется двойным интегратором 8, после чего несет информацию об угле наклона поплавка. Функциональный преобразователь

9 преобразует сигнал с интеграторов 8 в сигнал, пропорциональный косинусу угла наклона. В делителе 11 происходит деление сигнала с сумматора 10 на сигнал, пропорциональный косинусу угла наклона с функционального преобразователя 9, Вычитание сигнала, пропорционального удвоенному ускорению свободного падения с источника опорного напряжения 12, из сигнала с делителя 11 производится разностным усилителем 13. Затем сигнал с разностного усилителя 13 дважды интегрируется двойным интегратором 14, несет информацию о профиле волны и регистрируется регистратором 15.

Составитель, В. Лыков

Техред Л.Олийнык

Корректор М. Шароши

Редактор С. Лисина

Заказ 3885 Тираж 394 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,!0!

5. 161

Формула и зобр ет ения

Волнограф, содержащий веху с осно-. ванием, разнесенные на одинаковое расстояние друг от друга и соединен» ные штангами поплавки, груз, закрепленный на одном из поплавков флюгер, схему, обработки и регистратор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения. точности измерений, он снабжен закрепленным на основании вехи дополнительным поплавком, первым и вторым ориентированными парал« лельно вехе и закрепленными на равном удалении от нее в плоскости флюгера акселерометрами, закрепленным на и1тангах осевым шарниром, кинематически связанным с вехой, и тросами., 3861

6 соединенными в подводной части с поплавками и грузом, схема обработки выполнена в виде последовательно сое5 диненных первого разностного усилителя, первого двойного интегратора, функционального преобразователя, делителя, второго разностного усилителя, второго двойного интегратора, а также сумматора и источника опорного напряжения, выход которого. сое динен с вторым входом второго разностного усилителя, выходы первого и второго акселерометров соответственно

15:ñîåäèíåíû с первым и вторым входами

1 первого разностного усилителя и сумматора, выход которого .соединен с вторым входом делителя.