Волнограф гопко а.т.

Волнограф гопко а.т.

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социаяистичесиил

Республик (»830116 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.06.79 (21) 2785878/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

G 01 С 13/00

Гееударстеелный кемитет

СССР (53) УДК 532.574..5 (088.8) Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.81 ло делам кэееретевей и еткрмтий (72) Автор изобретения

А. Т. Гопко (7l) Заявитель

Мо (54) ВОЛНОГРАФ ГОПКО 55

Изобретение относится к океанографическим измерениям и может быть использовано для определения параметров ветрового волнения на морях, водохранилищах как в прибрежной зоне, так и с судов в дрейфе.

Известен автономный волнограф, снабженный емкостными датчиками, установленными на вехе Фруда (1).

Недостатком такого датчика является низкая точность измерений из-за обрастания его микроорганизмами, следствием чего является изменение диэлектрической проницаемости.

Наиболее близким по технической сущности является вибрационный сигнализатор уровня, содержащий вибрационный щуп, связанный с генератором колебаний, и измерительное устройство с электроконтактами, расположенными внутри щупа. При этом вибрирующий щуп выполнен в виде манометрической трубчатой пружины с пружинящим наконечником, в котором расположены электроконтакты (2) .

Недостатком этого сигнализатора уровня является низкая точность измерений, вследствие ограниченного диапазона частот, так как манометрическая трубчатая пружина работает только в области низких частот. Кроме того, использование вибрационного сигнализацтора уровня непременимо в морских условиях из-за относительно малой длины вибрирующего щупа.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем расширения диапазона измерения частот.

Поставленная цель достигается тем, что волнограф, содержащий вибрирующий чувствительный элемент и регистратор, снабжен блоком запуска, выход которого связан с входом вибрирующего чувствительного элемента, а вход последовательно через формирователь длительности временного интервала, усилитель, амплитудный селектор и первый выход предварительного усилителя связан с выходом акустического приемника, при этом второй выход предварительного усилителя связан с входом регистратора, а вибрирующий чувствительный элемент выполнен в виде натянутой струны, укрепленной внутри трубки, причем труба снаружи снабжена электромагнитом.

На фиг. 1 представлен волнограф, разрез; на фиг. 2 — блок-схема волнографа.

830116

3S

50

Корпус волнографа 1 представляет собои трубу., на верхнем торце которой установлен акустический приемник (микрофон) 2. По окружности трубы имеется ряд отверстий 3, расположенных равномерно по всей длине, служащих для уменьшения веса конструкции и облегчения проникновения воды к чувствительному элементу (струне) . Снаружи трубы крепится электромагнит 4, выполненныи в виде кольца. Внутри трубы на винтах

5 закреплена струна 6, являющаяся чувствительным элементом. Чувствительный элемент выполнен из ферромагнитного материала, покрытого гидроизоляцие:, или из синтетической нити, имеющей ферромагнитный стержень в месте расположения электромагнита. Длину струны выбирают в зависимости от высоты исследуемых волн.

Схема (фиг. 2) состоит из блока 7 запуска исполнительного 8 и чувствительного (струны) 6 элементов, акустического приемника 9, предварительного усилителя 10, регистратора 11, амплитудного селектора 12, усилителя 13 мощности, формирователя 14 длительности временного интервала.

Волнограф работает следующим образом.

Волнограф погружают в воду. Г1ри этом глубину погружения выбирают в зависимости от высоты волны так, чтобы нижний конец трубы был несколько ниже основания волны. Для этого плавучесть конструкции подбирают таким образом, чтобы в штиль из воды выступала только верхняя половина трубы.

При подаче питания на схему (фиг. 2) срабатывает блок 7 запуска и на электромагнит поступает короткий импульс. Электромагнит притягивает чувствительный элемент (струну) на время, равное длительности запускающего импульса си . При этом возникают колебания струны с частотой

В» Ч (<) где — длина струны;

Я -жесткость струны при изгибе; т -погонная масса струны с присоединенной массой воды.

При перемещении струны радиуса r в жидкости перпендикулярно оси присоединенная масса равна (на единицу длины)

ЗЩ =Xr р, () где р — масса единицы объема жидкости.

Из уравнения (1) видно, что с увеличением присоединенной массы воды частота колебаний струны уменьшается, следовательно с увеличением амплитуды морской волны частота уменьшается и наоборот, с уменьшением амплитуды волны частота колебаний струны увеличивается.

При подаче импульса с блока 7 запуска на электромагнит возникают колебания стру5

1О

20 ны 6 с частотой свободного колебания, однако присутствие воды приводит к быстрому затуханию колебаний. Как только амплитуда колебаний струны станет равной порогу чувствительности акустического приемника, через предварительный усилитель 10, срабатывает амплитудный селектор (пороговый элемент) 12, сигнал с которого поступает на формирователь 14 длительности временного интервала. Сигнал с формирователя 14 поступает на усилитель 13 мощности и далее на электромагнит. Процесс повторяется, т.е. после действия каждого очередного.импульса амплитуда колебаний струны возрастает, а затем постепенного затухает. Срабатывает пороговое устройство и т.д. Регистрация сигнала происходит с помощью регистратора 11 (частотомер) . Таким образом, волнограф представляет собой систему, на которую действуют через некоторые промежутки одинаковые импульсы. Сила притяжения, действующая в этом случае, определяется выражением

$ =а, cow 37+ у вЫ Ъ 1 5154, (Ъ) ф ° (1а+>) (В\ 41) где о — отклонение струны от начального положения;

- частота колебаний струны.

Величина п определяется условием

КГО C6(+1no (e)

Исходя из этого, период. импульсов выбирают так, чтобы период свободных колебаний струны отличался от периода действия запускающих импульсов на 10 — 15% (того обычно достаточно для успокоения вибрации конструкции).

Таким образом, применение изобретения для измерения параметров морских волн значительно увеличивает точность измерений по сравнению с существующими приборами, повышается их надежность и долговечность.

Формула изобретения с

t »

1. Волнограф, содержащий вибрирующий чувствительный элемент и регистратор, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем расширения диапазона измеряемых частот, он снабжен блоком запуска, выход которого связан с входом вибрирующего чувствительного элемента, а вход последовательно через формирователь длительности временного интервала, усилитель, амплитудный селектор и первый выход предварительного усилителя связан с выходом акустического приемника, при этом второй выход предварительного усилителя связан с входом регистратора.

2. Волнограф по п. 1, отличающийся тем, что вибрирующий чувствительный эле830116 мент выполнен в виде натянутой струны, укрепленной внутри трубки, причем трубка снаружи снабжена электромагнитом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 594408, кл. G 01 С 13/00, 29.11.76.

2. Авторское свидетельство СССР № 627336, кл. G 01 S 23/00, 03.01.77 (прототип) .

83011б

Составитель В. Лыков

Редактор Т. Парфенова Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 2665/1О Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4