Механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверхности

Механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

I«I 777428

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.08.78 (21) 2655903/18-10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11,80. Бюллетень№ 41 (45) Дата опубликования описания 21.11.80 (51) Ч.Кл.з 6 О1 С 13/00

G01 D 9/10

Государственный комитет по делам изобретений и открыткой (53) УДК 681.128.3 (088.8)

53.087.61 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Судольский и Г. С. Ласточкин

Государственный ордена Трудового Красного Знамени гидрологический институт (71) Заявитель (54) МЕХАНИЧЕСКИЙ РЕГИСТРАТОР

ВОЛНОВЫХ КОЛЕБАНИЙ УРОВНЯ

ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для длительной автоматической регистрации волн с целью определения их высот и среднего периода.

Как правило, для этой цели используются регистрирующие устройства в сочетании с чувствительными элементами, реагирующими на контролируемый параметр.

Известен лентопротяжный механизм для регистрирующих приборов, содержащий ка- 10 тушку с .носителем записи, барабан, протягивающий носитель записи, два держателя с регистрирующими органами, каретку со штоком, две муфты свободного хода и толкатель (1), 15

Недостатком известного устройства является его сложность, необходимость значительных усилий для обеспечения его работоспособности. К тому же, известный механизм предназначен,для регистрации . 20 колебаний контролируемого параметра порядка нескольких сантиметров, чего недостаточно для регистрации колебаний уровня открытой водной поверхности, которая достигает 1 — З,и. 25

Известен механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверх:ности, содержащий поплавок, соединенный с пишущим элементом посредством передаточного механизма, носитель записи в виде ленты, намотанной на приемную н передающую .катушки, при этом передаточный механизм содержит два храповика, кинем атически связанные с поплавком, и два храповых колеса, соот ветственно установленные с возможностью вращения при движении поплавка в двух направлениях.

Одно из храповых колес установлено на валу привода носителя, а на перфорированную поверхность другого колеса опирается колесо рычага, на котором укреплен пишущий элемент (2). Зались волн в известном устройстве осуществляется на бумажной ленте в виде штрихов; расстояние между каждой соседней парой штрихов в масштабе записи принимается равньгм превышению вершины волны над подошвой, а частное от деления общей длины волнограммы на число записанных волн -- равным средней высоте волны. По известной продолжительности записи и числу зарегистрированных волн определяют также средний период волн.

Недостатком данного механического регистратора волновых .колебаний уровня водной поверхности являются малая информативность и недостаточная точность записи волнения, связанные с отсутствием на волнограмме формы-профиля волновых колебаний, а также с возможностью появле777428

55 ния ошибочных засечек на .ленте в условиях, когда на волнах основной системы имеются вторичные .волновые образования; ограниченность времени регистрация волн, практически не превышающего 1 — 2 ч; невозможность определения .величины изменения статического уровня.

Целью изобретения является повышение точности при неп<рерывной и периодической регистрации и возможность последующего определения характеристик волновых колебаний за промежутки времени между очередными периодами регистрации, что в .устройство введены,расположенная на валу передаточного механизма обгонная муфта, суммирующий механизм в виде редуктора и кольцевой преобразователь в ращательных движений оси в поступательные перемещения пишущего элемента, а также автоматический и ручной выключатель лентопротяжного механизма, соединенный с помощью рычага с валом првмижного

:ролика, фрикционно связанного с лриемной катушкой ленточного носителя записи, а внешняя обойма обгонной муфты жестко соединена с,шестерней редуктора.

В результате того, что усилие от иссле дуемого параметра (колебаний уровня) прикладывается по нормали к оси с муфтой обгона, для обеспечения, работы лентопротяжного механизма требуется .минимальное усилие, в результате чего позышается точность регистра ции даже при колебаниях уровня порядка 1 3 м. Введение в конструкцию устройства суммирующего механизма и автоматического выключателя протяжки носителя записи позволило во много раз увеличить продолжительность автономной работы устройства без перезарядок лентопротяжного.механизма. Наряду с этим, в связи с известной величиной редукции суммирующего механизма, появилась возможность определять характеристики колебаний контролируемого параметра не только за периоды регистрации, но и за промежутки времени между очередными периодами регистрации.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство.

Поплавок 1 соединен со штоком 2, с помощью которого можно менять возвышение катуна 8 над поплавком,l. Шатун 3 состоит из нескольких сочленяемых между собой звеньев, одно из .которых жестко соединено с:валом 4. На вал 4 насажена обгонная муфта с ведущей звездочкой 5 и внешней обоймой 6, а также клиновидное полукольцо 7 и ведущая шестерня 8 редук-тора механизма автоматического включения и выключения записи. Шестерня 8 свободно .вращается на валу 4, но жестко соединена с внешней обоймой обгонной муфты, благодаря чему она имеет возможность вращения,B одном направлении. В систему

60 редуктора входят также шестерни 9, !О и

1l, последняя из которых жестко насажена на вал 12 с,кулачками И и 14. Прижимной ролик 15 лентопротяжного механизма установлен на подпружиненном валу 1б, который входит в соприкосновение с кулачками И и 14, и кроме того, может п риводиться в рабочее положение рычагом рукоятки 17. Лента 18 записи волновых колебаний уровня размещается на подающей катушке 19,,проходит между внешней обоймой 6 муфты обгона и прижимным роликом 15 и далее следует на приемную катушку 20, которая сообщается фрикционно с валом 16 прижимного ролика .15. Механизм регистрации состоит из клиновидного полукольца 7, жестко соединенного с валом 4, и подлружиненного толкателя 31, опирающегося на наклонную плоскость клиновидного полукольца 7 и удерживающего пишущий элемент 22.

Детали соединений, в частности, между внешней обоймой обгонной .муфты и шестерней 8,редуктора, а также между валом

l6 и прижимной катушкой 20 на чертеже показаны схематически в связи с воз1можностью их исполнения многими известными способами.

Механизм .прибора заключен в корпус.

На корпусе имеется гнездо для установки прибора на свае или .мачте и хомуты для крепления его к штанге в случае опускания с жесткого основания типа эстакады, пирса ил.и вы|шки. Прибор работает следующим образом. Поплавок 1 поднимается вверх под действием повышающего уровня водной поверхности и через, посредство штока 2 и шатуна 8 поворачивает вал прибора 4 вместе с насаженной на нее ведущей звездочкой 5 обгонной муфты и клиновидным полукольцам,7. Одновременно с этим ведущая звездочка 5 поворачивает внешнюю обойму б и соединенную с ней жестко шестерню 8 редуктора, осуществляя протяжку ленты,18, прижатую к внешней обойме б, прижимным роликом 15, и поворачивает на некоторый угол приемную катушку 20, которая сообщается фрикционной связью с валом 1б прижимного ролика ,l5. Величина протяжки ленты:при этом пропорциональна повышению, вершины данной волны над предыдущей ей подошвой волны, что .фиксируется на ленте.

Клиновидное полукольцо 7 своей наклонной,к вертикали рабочей плоскостью перемещает толкатель 31, а пишущий элемент

22 прочерчивает на ленте;плавную или ломаную кривую, соответствующую форме волнового склона и равную по высоте величине превышения, вершины волны над предшествующей подошвой. В случае, если в момент подъема поплавка 1 прижимной ролик 15 не прижат к внешней обойме 6, что возможно при .положении кулачков И

777428 и,14 и рычага 17 з нерабочем состоянии, лента не протягивается и записи колебаний уровня на ней не производится, но через посредство шестерен 8, 9,.10 и 1,1 осуществляется поворот на некоторый очень малый угол кулачков 18 и 14. При движении поплавка 1 вниз осуществляется поворот клиновидного полукольца 7 и ведущей звездочки 5 обгонной муфты в обратном направлении, но внешняя обойма б, прижимной ролик 15, лента 18 и приемная катушка 20 остаются в прежнем положении, а пишущий элемент 22 прочерчи вает на ленте прямую линию по направлению от одной к другой кромке, равную по величине (в,масштабе наклона рабочей плоскости клиновидного полукольца) превышению вер1шины волны над ее последующей подошвой. Цикл работы прибора повторяется при смене фазы волнового колебания. В случае изменения,величины статического уровня происходит поворот полу.кольца 7 и перемещение пишущего элемента 22 толкателем 21, что,фиксируется на ленте 18,изменением средней волновой линии.

Кулачки 18 и 14 нредусмотрены такими, чтобы региспрация волновых колебаний высотой около 0, 5 м осуществлялась в течение 6 — 8 мин, а время, между очередными включениями записи составляло бы

160 — 200 мин. С увеличением высот волн эти промежутки .времени будут сокращаться, а с уменьшением высот волн — увеличиваться. При наличии ленты длиной 40 м регистрация волн высотой около 0,5 м в масштабе 1:,30 будет продолжаться с периодическими включениями-выключениями в течение 2,0 — 2,5 сут, а при высоте волны около 0,25 м — в течение 4,0 — 5,0 сут.

Механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверхности предназначен для записи ветровых волн, волн зыби и корабельных волн, а также плав3 ных изменений у ровня во внутренних водоемах, реках или каналах.

По данным регистрации можно определять изменения статического уровня, осуществлять статическую обработку высот волн, волновых клонов или величин превышений вершин и подошв волн над средней волновой линией, а при наличии засечек времени также и средний пери од волн. На лентах хорошо видна и поддается расшифровке форма профиля одного из волновых склонов

Прибор .можно использовать для производства регулярных стационарных наблюдений на постах и станциях, а также при экспедиционных изысканиях, особенно в районах, удаленных от источников энергопитания. На участках водоемов и водотоков, где имеются пирсы, эстакады, вышки или другие жесткие и плавучие основания, при бор позволит полностью отказаться от визуальных и полуинструментальныхволномерных наблюдений, не обеспечивающих требуемой точности измерений и не поддающихся контролю.

Формула изобретения

20 Механический,регистратор волновых колебаний у ровня водной поверхности, содержащий поплавок, соединенный с пишущим элементом посредством передаточного механизма, лентопротяжный механизм, 25 включающий прижимной;ролик, приемную и подающую катушки ленточного носителя записи, отличаю щи йся тем, что с целью повышения точности при непрерыв.ной и периодической регистрации и возможности последующего определения характеристик волновых колебаний за промежутки времени между очередными периодами региспрации, в него введены расположенная на валу передаточного механизма обгонная муфта, суммирующий механизм в виде редуктора и кольцевой преобразователь вращательных движений оси в поступательные перемещения пишущего элемента, а также автоматический и ручной вы40 ключатель лентопротяжного механизма, соединенный с помощью рычага с валом прижимного ролика, фрикционно связанного с приемной катушкой ленточного носителя записи, а,внешняя обойма обгонной

45,муфты жестко соединена с шестерней .редуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 2811841, кл. G 01 D 9 10, 1969.

2. Авторское свидетельство С ССР № 527592, кл. G Оl С 13/ОО, 1975 (прототип).

77?428

Составитель Н. Варнек

Техред И. Заболотнова

Редактор О. Филиппова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент»

Заказ 1477/1475 Изд. № 544 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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