Прибор для измерения течений

Прибор для измерения течений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А"1Н-Й Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ня697933 (61) Дополнительное к авт. сеид-sy (22) Заявлено 29.11.77 {23) 2549697/18-23 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 15) 1.79. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15.11.79

С 01 Р 5/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 581. 767 (088,8) (72) Автор изобретения

Б.Н.Федотов (71j Заявитель (54) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕЧЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гидрометрическим приборам.

Известен судовой дистанционный самописец течений, который содержит руль, зашишенный кольцом, лопастной винт, приводящий посредством механического привода и магнитной муфты во вращение контактную систему, содержащую компасное устройство, установленное в герметичном корпусе (1j.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является прибор для измерения течений, содержаший компасное устройство, два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и эашишенных кольцами лопастных винта, один из которых реверсивен, и контактное устройство, установленное в герметичном корпусе (2).

Недостатки известногс устройства: сложность конструкции, малая глубина погружения и низкая точность измерений.

Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение глубины погружения и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в прибор для измерения течений, с одержаший компасное устройство „два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и эашишенных кольцами лопастных винта, один иэ которых

5 реверсивен,:; контактное устройство„ дополнительно введены руль, onðаэоI ванный пластинами, с которыми скреплено защитное кольцо. Осевое се -: : и -. руля совпадает с осью нереверсив ного лопастного винта. В приборе имеется также регистратор, два диска, кинематически связанные с нереверсивным лопастным винтом, вдоль диаметров кo-торых установлены оси. На эти оси

15 насажены два дополнительных диска, кинематически связанные с реверсив-ным лопастным винтом, установленнкг в передней части руля, и связанны" посредством двух механических Лиф20 ференциалов с первыми дисками. Выходные оси дифференциалов при помо;яи контактных устройств связаны с pE ã — стратором, а компасное устройство установлено в исследуемом потоке.

2 диски, связанные с реверсивным ло— пастным винтом, надеты ободы, вокруг которых вращаются трубки, несмсшаюки.— еся вдоль них.

На фиг. 1 схематически иэобр,ж-.н прибор для измерения те.(pHHH яял

697933 сверху; на фиг„ 2 — то же,вид сбоку; на фиг. 3 — датчик оборотов.

Прибор для измерения течений содержит лопастной винт 1, установлен— ный на оси 2, кинематически связанной с дисками 3 и 4, с которыми фрик ционно связаны диски 5 и 6, имеющие вырез в центре, например, квадратный.

В него входят вдоль диаметров дисков

3 и 4 направляющие оси 7 и 8. Штифты

9 и 10 рычагов 11 и 12, установленных с противоположных сторон шестерни 13, связанной кинематически со вторым лопастным винтом 14, максимально удаленным от точки подвеса прибора и установленным перпендикулярно осевому сечению лопастного винта 1, входят в пазы обойм 15 и 16 дисков 5 и 6.

Лопастной винт 14 установлен в са мой узкой части еащитного раструба

17, поперечные сечения которого 20 представляют собой эллипсы с эксцентриситетами, изменяющимися в узкой части раструба до нуля, и малыми осями, равными диаметру узкой части раструба. Диски 5 и 6 соединены с дис25 ками 3 и 4 посредством двух механических дифференциалов 18 и 19, выходные оси которых и диск 3 (или 4) при помощи контактных устройств 20 связаны с регистратором, содержащим храпо- - g вые механизмы и суммирующие реверсивные устройства. С осевым сечением лопастного винта 1 совпадает осевое сечение руля, образованное пластинами 21 и 22, образующими в горизонталь-35 ной плоскости угол, вершина которого обращена навстречу измеряемому потоку, и являющимися рамой прибора.

Лопастной винт 1 кинематически связан с модулятором 23 света компасного устройства, формирующего электрические импульсы посредством модулятора света, направляющего отраженный от осветителя 24, установленного внутри герметичного прозрачного корпуса 25, свет на находящийся в 45 этом же корпусе фотоприемник 26, с помощью двух неподвижных отражателей

27 и 28., расположенных на прозрачной крышке 29 компасного устройства, и отверстия 30 в скрепленном с магнит- 50 ной стрелкой 31 непрозрачном диске

32 компасного устройства, под которым также находится отражатель 33, являющийся дном корпуса компасного устройства, на котором установлена 55 игла 34 магнитной стрелки 31.

В цилиндрическом корпусе компасного устройства имеется отверстие 35

Для уменьшения трения, возникающего при поступательном движении 60 вдоль диаметров дисков 3 и 4, диски

5 и 6 имеют обод, на котором вращаются короткие, не смещающиеся вдоль него, трубки. Скорости вращения дис- ков 5 и 6 алгебраически суммируются со скоростями вращения дисков 3 и 4, например, посредством механических дифференциалов, Выходные оси двух дифференциалов

18 и 19 и ось лопастного винта 1 снабжена контактными устройствами 20, например ртутными контактронами, жестко скрепленными с маятниками 36, шарнирно укрепленными на раме прибора и замыкающими ртутью при их отклонении от положения равновесия контакты 37. Последние установлены внутри герметичных корпусов 38, свободная полость которых для защиты от избыточного давления заполнена трансформаторным маслом. Герметичные корпуса ртутных контактронов 20 изготовлены в форме тороида из эластичного материала, Маятники 36 входят в зацепление со спицами 39 осей, формирующих соответствующие электрические импульсы (ось лопастного винта 1, а также,оси 7 и 8).

Прибор работает следующим образом.

При повороте прибора вокруг точки подвеса лопастной винт 14 начинает вращаться, приводя во вращение связанную с ним кинематически шестерню

13. Максимальное удаление лопастного винта 14 от точки подвеса и размещение его в суженном сечении раструба

17 заметно повышает его чувствительность. При этом штифты 9 и 10 перемещают вдоль осей 7 и 8 диски 5 и 6, что приводит к изменению скорости их вращения пропорционально синусу для одного и косинусу для другого угла поворота руля вокруг точки подвеса прибора даже при неизменной скорости вращения лопастного винта 1.

По мере приближения к центрам дисков 3 и 4 скорость вращения дисков

5 и 6 уменьшается, становясь в центре равной нулю, а после прохождения центра увеличивается, но направление меняется на обратное.

Ртутные контактроны формируют три последовательности импульсов, функционально связанных с U, Ч Ч созови

V 0 V вз.пс(,, где V — скорость, а д.— угол разворота прибора от исходного направления, передаваемых в регистратор. В регистраторе эти последовательности импульсов фиксируются посредством храповых механизмов.

Посредством механических дифференциалов вычисляются Ч созо(.и Ч з1п, т.е. продольная и поперечная составляющия течение относительно исходного направления. Если вначале установить прибор по направлению 0 и вращением лопастного винта 14 установить диск, фиксирующий продольную составляющую (например 5), на максимальное удаление от центра диска, кинематически связанного с лопастным винтом 1 (например 3), то диск 6 переместится в центр диска 4. Затем, опустив при697933

Формула изобретения бор в воду и р-.". стопорив лопастной винт 14, фиксируют составляющие течения на меридиан и параллель.

Поток, воздействуя на лопастной винт, приводит во вращение его и кинематически связанные с ним диски 5

3 и 4. Диски 5 и б, фрикционно свя-занные с ними, тоже придут во вращение. Если поток направлен по исходному направлению, то диск 5 максимально удален от центра диска и имеет равную с ним скорость вращения, а диск 6 находится в центре и неподвижен. При повороте лопастного винта

14 диск 5 переместится ближе к центру и при неизменной скорости потока уменьшит скорость своего вращения, а диск б сместится от центра и придет во вращение.

Таким образом, диски 3-6 являются пересчетными схемами и блоками осреднения, позволяющими разложить вектор 2О на составляющие и осреднить их эа некоторый отрезок времени. Для устранения реверсивности вращения осей, управляющих работой контактных устройств, суммируют модуль вектора с 25 его составляющими.

Если исходное направление .(нача,ло слежения эа поворотом прибора лопастного винта 14) не равно Оо оно должно быть просуммировано с получае- 30 мыми направлениями вектора. Поскольку отклонения прибора от осредненного направления течения на данном горизонте в обе стороны равновероятны и при осреднении взаимно компенсируются, погрешность измерения направления, в основном, определяется углом поворота прибора относительно исходного направления.

Компасное устройство позволяет контролировать в фиксированные мо- менты направление течения по взаимному расположению импульсов, сформированнь м модулятором 23 света в моменты прохождения диаметральной плос-45 кости прибора и магнитногс меридиана.

Поскольку пересчетные схемы и блоки осреднения позволяют выделить отсчеты компасного устройства, когда прибор не совершал колебаний или совершал незначительные колебания, достоверность этих отсчетов повышается.Эти схемы и блоки позволяют также определить периоды, в которые наступают ре= зонансные явления компасного устройства и необходимо пере- 55 йти на определение направлений не по компасному устройству, а по величинам составляющих вектора течения. отсутствие реверсивных счетчиков, следящей системы компасного устройства, реверсивного двигателя, магнитной муфты и многолопастного винта существенно упрощает конструкцию прибора, заметно уменьшает объем и вес его и позволяет увеличить глубину погружения прибора.

Непрерывная регистрация осредненного направления течения с помощью пересчетных схем и блоков осреднения, дополненная наличием опорных точек, фиксируемых компасным устройством в сочетании с лучшим слежением за направлением потока посредством рулевого устройства и отсутствием возму" щений, вызванных воздействием потока на защитные кольца реверсивных датчиков, позволяет существенно повысить точность определения направления.

1. Прибор для измерения течений, содержащий компасное устройство, два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенных кольцами лопастных винта, один из которых реверсивен, и контактное устройство, о т л и чающий с я тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения глубины погружения и повышения точности измерений, в него дополнительно введены руль, образованный пластинами, с которыми скреплено защитное кольцо, осевое сечение руля совпадает с осью нереверсивного лопастного винта, регистратор, два диска, кинематически связанные с нереверсивным лопастным винтом, вдоль диаметров которых установлены оси, на которые насажены два дополнительных диска, кинематически связанные с реверсивным лопастным винтом, установленным в передней части руля, и связанные посредством двух механических дифференциалов с первыми дисками, при этом выходные оси дифференциалов при помощи контактных устройств связаны с регистратором, а компасное устройство установлено в исследуемом потоке.

2. Прибор по п.l, o т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения трения, на диски, связанные с реверсивным лопастным винтом, надеты ободы, вокруг которых вращаются трубки, несмещающиеся вдоль них.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Судовой дистанционный самописец течений Г.И вЂ” 45. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л., Гидрометеоиздат, 1977 с. 528-530.

2. Авторское свидетельство СССР

9267102 кл. С 01 С 13/00, 1967.