Батитермограф
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сеюз Саветскня
Соцналнстнческнх
Республик (u>987420 (61) Дополнительное к авт. саид- ву(22) Заявлено 170781 (21) 3318296/18-10 (И) М. Ка.з с присоединением заявки Но
G 01 К 13/00
G 01 W .1/00
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 0701.83. Бюллетень No 1
Дата опубликования описания 07. 01. 83 (33) УДК 551. 508. 2Ъ (088.8 ) В.И.Бойков и В.A.Ðûæêîâ ч,т 4 . Ф
/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) БАТИТЕРНОГРАФ
Изобретение относится к океанографическим измерительным приборам, в частности к батитермографам со свободно погружающимися датчиками разового действия.
Известны батитермографы разового действия, используемые в океанографических исследованиях, содержащие корпус обтекаемой формы, состоящий иэ хвостовика и носовой части, с отрицательной плавучестью, чувствительный элемент, катушку с проводом, один конец которого соединен с чувствительным элементом, а второй с измерительным прибором p1).
К недостаткам известных датчиков батитермографов с отрицательной плавучестью, используемых в океанографических исследованиях, следует отнести переменную скорость погружения, которая зависит от условий запуска (высоты сбрасывания), потери веса прн сматывании провода с катушки находящейся на датчике изменения вязкости среды с изменением температуры, а также от неточности изготовления формы корпуса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является батитермо-. граф, содержащий носовую часть, хвостовик и чувствительный элемент, соединенный с измерительным прибором проводом, намотанным на катушку.
Когда датчик погружается, провод разматывается с внешней поверхности катушки, уменьшая площадь поперечного сечения датчика, т.е. лобовое сопро10 уменьшение лобового сопротивления компенсирует изменение скорости погружения датчика, вызываемое изменением плавучести при разматывании провода.
Таким образом, компенсируется погрешность определения глубины, вызванная сматыванием провода, равная
+ 1,2% глубины, при изменении веса датчика на 8% 2 ).
Однако указанный датчик не обеспечивает уменьшения определения погрешности глубины, вызванной условиями запуска, а также различным значением кинематической вязкости слоев воды.
Целью изобретения является повы- . шение точности определения гидрологических параметров по глубине за счет уменьшения нестабильности скорости погружения батитермографа, вы987420 где С„
45 (3) зываемой условиями запуска, изменением кинематической вязкости воды, с глубиной, неточностью при изготовлении.
Поставленная цель достигается тем, что батитермограф, содержащий носовую часть,хвостовик, чувствительный элемент и катушку с намотанным на нее проводом для соединения с измерительным прибором, снабжен расположенным между носовой частью и хвостовиком водозаборником с наружной боковой поверхностью в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к хвостовику, и внутренней боковой поверхностью в виде цилиндра, сопряженного с коническими поверхностями на входе и выходе, и расположенным со стороны хвостовика основанием в виде вогнутой сферы с центральной трубчатой осью, на которой между двумя тарированными пружинами установлен с воэможностью осевого перемещения обращенный выпуклой стороной к носовой части полусфери- ческий колпак, жестко связанный с закрылками, концы которых установлены с воэможностью свободного перемещения в продольных прорезях, выполненных симметрично в боковой стенке водозаборннка. !
На чертеже схематически показан предложенный батитермограф со стабилизированной скоростью погружения, общий вид.
Датчик батитермографа имеет голов.ку 1, выполненную в виде сферического тела с отрицательной плавучестью, измерительную схему 2, чувствитель- ный элемент 3, хвостовик 4 с катушкой 5, водозаборник б, выполненный в виде усеченного полого конуса, обраценного большим основанием к хвостови ку. Наружная боковая поверхность водозаборника имеет симметрично расположенные прорези 7. Внутренняя боковая поверхность водозаборника выполнена в виде профилированных коническо-цилиндрических направляющих 8, а основание водозаборника имеет форму вогнутой сферы 8, через центр которой проходит трубчатая ось 10. На оси 10 смонтирован подвижный полусферический колпак 11, жестко связанный с закрылками 12, входящими концами в прорези 7, подпружиненнйй с двух сторон тарированными пружинами 13 и 14. Полусферический колпак
11 установлен на оси 10 выпуклой стороной навстречу набегающему потоку. В закрылках 12 имеются прорези для свободного протекания жидкости, Датчик батитермографа со стабилизированной скоростью погружения работает следующим образом.
При погружении датчика встречный поток попадает в водозаборник б.
Часть потока, направляемая профнлированной внутренней поверхностью 8, воздействует на наружную выпуклую поверхность подвижного полусферического колпака 11, а остальная часть потока, отражаясь от вогнутой поверхности сферы 9, воздействует на внутреннюю вогнутую поверхность полусферического колпака 11. Под действием гидродинамического давления потока полусферический колпак 11 стремится переместиться по оси 10, так как сила давления, создаваемая набегающим потоком на его наружной поверхности, отлична от силы давления, создаваемой отраженным от сферы 9 потоком на вогнутой стороне. Давление на выпуклой стороне в виду ее хорошей обтекаемости значительно меньше, чем на вогнутой стороне, которая обращена к сфере 9. Поэтому со стороны сферы 9 на полусферический колпак действует большая сила, чем со стороны потока.
Сила давления, которую от потока испытывает полусферический колпак 11 своей выпуклой стороной, равна
Р = С .у S-W, (1) коэффициент, зависящий от формы выпуклой поверхности колпака 11; — плотность воды;
S — площадь колпака;
Ч - скорость потока.
Сила давления, которую от отраженного сферой 9 потока испытывает полусферический колпак 11 своей вогнутой стороной, равна
Р С pSW (2) где.С вЂ” коэффициент, зависящий от формы вогнутой поверхности колпака.
Разность давлений на вогнутой и выпуклой поверхностях полусферического колпака 11 можно представить как
Ч
М=Р - Р,=PSW (С вЂ” С„) Из выражения (3 ) следует, что полусферический колпак 11 под действием силы ЬР стремится переместиться навстречу потоку до тех пор, пока ЬР не станет равной нулю, что соответствует заданной скорости.
Совместно с полусферическим колпаком 11 в прорезях 7 конического корпуса водозаборника б перемещаются закрылки 12, жестко связанные с колпаком. Местоположение полусферического колпака 11 и закрылок 12, при котором обеспечивается равенство
Р,= 0 и Ч = const, определяется экспериментальным путем, например, при продувке в аэродинамической трубе, 987420 н фиксируется тарнрованными пружинами 13 и 14 °
Известно, что изменяя условия обтекания тела потоком жидкости, можно изменять сопротивление формы тела, а тем самым изменять и полное гндродинамическое сопротивление, испытываемое движущимся телом.
Данное свойство использовано для стабилизации скорости погружения.датчика батитермографа.
В случае изменения скорости погружения датчика наблюдается следующее: под действием возникшей .раэйости давлений аР на выпуклой и вогнутой поверхностях полусферического колпака .11 и усилия пружин 13 или
14,полусферический колпак 11 передвигает закрылки 12 в прорезях 7, которые благодаря конической форме водоэаборника 6- выдвигаются над поверхностью водозабОрника (нли уходят заподлицо1 и тем самым изменяют условия обтекания хвостовой части датчика .батитермографа.. Перераспределение давлений в хвостовой части обусловливает:изменение сопротивления форвы, а также изменение скорости погружения датчика.
Использование датчика со стабилизированной скоростью погружения повышает достоверность определения гидрологических параметров по глубине, особенно в наиболее изменчивом приповерхностном слое.
Датчик батитермографа надежен, прост по конструкции и технологии изготовления. Использование данного датчика может существенно повысить эффективность океанографических работ.
ФормУла изобретения
Батитермограф, содержащий носовую часть, хвостовик, чувствительный элемент и катушку с намотанным на нее проводом для соединения с измерительным прибором, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения точности определения гидрологических параметров по глубине, он снаб1О жен расположенным между носовой частью и хвостовнком водоэаборником с наружной боковой поверхностью в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к хвостовику, и внут35 ренней боковой поверхностью в виде цилиндра, сопряженного с коническими поверхностями на входе и выходе, и расположенным со стороны хвостовика основанием в виде вогнутой сферы с
2р центральной трубчатой осью, на которой между двумя тарированныьы пружинами установлен с воэможностью осевого перемещения обращенный выпуклой стороной к носовой части полусфери25 ческий колпак, жестко связанный с закрылками, концы которых установлены с возможностью свободного перемещения в продольных прорезях, выполненных симметрично в боковой стенке
30 водозаборника.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США Р 3221556, кл. 73-362, опублик. 07.12.65.
2. Патент США В 3511092, кл. 73-.344, опублик. 12.05.70 (прототип) <
Составитель В.йгапова
Редактор T.Êóãðûøåâà Техред A.Áàáèíåö Корректор A. Ференц
Заказ 10281/27 . Тираж 871 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4