УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА КРЕНА ИЛИ ДИФФЕРЕНТА ПЛАВУЧЕГО СРЕДСТВА НА ВОЛНЕНИИ Российский патент 1998 года по МПК B63B39/14 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам измерения крена или дифферента плавучих средств как в условиях волнения и качки, так и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.

Известно устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства в условиях качки [1], содержащее сосуды, частично заполненные жидкостью и сообщенные между собой в их нижней части через дроссель, выполненные в виде участков трубчатого кольцевого канала, образованного вращением контура плоской фигуры вокруг оси, лежащей в плоскости этой фигуры и не пересекающей ее, датчик угла и шкалу. Конструкция устройства также включает в себя сбалансированную подвеску с поплавками, через которую от жидкости передается вращающий момент на датчик угла.

Однако указанное устройство не может обеспечить измерение углов наклонения плавучего средства в диапазоне более чем ± 45, что может иметь место при некоторых тяжелых аварийных ситуациях. Кроме того, в этих ситуациях оно обладает недостаточной надежностью, поскольку при большом наклонении плавучего средства жидкость из сосудов может вытечь и при этом устройство может выйти из строя.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении расширения диапазона измерения углов крена или дифферента как в статическом, так и в динамическом режимах, повышении надежности работы устройства и упрощении его конструкции.

Технический результат изобретения заключается в том, что в заявленном устройстве датчик угла состоит из частично погруженных в сосуды с жидкостью проводников, имеющих дугообразную форму, поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком, например фторопластом, причем проводники размещены в сосудах таким образом, что продольные оси указанных проводников совмещены с круговой осью кольцевого канала, а в сосуды залита электропроводная жидкость, находящаяся в районе уровня горизонтальной плоскости, совпадающей с осью, вокруг которой образован кольцевой канал, причем сосуды и дугообразные проводники, имеющие по длине постоянное поперечное сечение, имеют симметричную форму контура плоских геометрических фигур этих сечений относительно их осей симметрии, например круга, причем сосуды в своей верхней части сообщены между собой, при этом устройство снабжено электронным преобразователем, электрически соединенным порознь с каждым из дугообразных проводников и с электропроводящей жидкостью.

Выполнение в таком виде датчика угла позволяет сохранить линейную зависимость изменения электрического сигнала от измеряемого угла наклонения, существенно расширить диапазон измерения этих углов, герметично сообщить между собой сосуды в их верхней части, тем самым повысить надежность работы устройства, упростить его конструкцию, исключив подвижную, сбалансированную подвеску с поплавками и отдельный датчик угла.

Дугообразные проводники с диэлектрическим покрытием и электропроводная жидкость образуют конденсаторы переменной емкости, емкость которых изменяется от измеряемого угла наклонения.

Размещение в сосудах дугообразных проводников с совмещением их продольных осей с круговой осью кольцевого канала позволяет практически устранить влияние углов дифферента, а также уменьшить влияние качки при измерении углов крена на точность их измерения, а при измерении углов дифферента соответственно устранить и уменьшить влияние углов крена и качки.

Электронный преобразователь, порознь соединенный с каждым дугообразным проводником и электропроводной жидкостью, обеспечивает преобразование разности емкостей указанных конденсаторов в линейный электрический сигнал.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично представлено устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении, а на фиг. 2, 3 - поперечное сечение сосуда с размещенным в нем дугообразным проводником, покрытым диэлектриком.

Устройство состоит из сообщающихся в нижней части через дроссель 1 сосудов 2 и 3, которые также сообщены между собой и в верхней части. В сосудах 2 и 3 залита электропроводная жидкость 4, в которую частично погружены дугообразные электроды 5 и 6, поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком 7. Такими диэлектриками могут быть, например, фторопласт, парафин, стекло. При этом дугообразные проводники 5, 6 расположены в сосудах 2, 3 таким образом, что продольные оси сосудов (кольцевого канала) и указанных проводников совмещены, а поперечное сечение проводников 5, 6, а также сосудов 2, 3 имеют симметричную форму контура плоских геометрических фигур этих сечений относительно их осей симметрии (круга, квадрата). При этом устройство снабжено электронным преобразователем 8, электрически соединенным порознь с каждым проводником 5, 6, и электропроводной жидкостью 4.

Устройство работает следующим образом. При изменении угла крена (дифферента) плавучего средства электропроводная жидкость 4 в сосудах 2, 3 будет перемещаться по дуговой траектории. При этом конденсаторы, образовавшиеся дугообразными проводниками 5, 6, покрытыми диэлектриком 7, и электропроводной жидкостью 4, изменяют свою емкость по линейной зависимости пропорционально перемещению свободных поверхностей электропроводной жидкости 4 в сосудах 2, 3 относительно продольных осей дугообразных проводников 5, 6. При этом емкость одного такого конденсатора увеличивается, а в то же время емкость другого конденсатора (в другом сосуде) на такую же величину уменьшается. При изменении направления перемещения свободных поверхностей электропроводной жидкости 4 относительно продольных осей проводников 5, 6 емкости указанных конденсаторов изменяются в обратном порядке. В электронном преобразователе 8 осуществляется преобразование разности указанных конденсаторов в линейный электрический сигнал, который также пропорционален текущему или среднему значению угла крена или дифферента плавучего средства.

Указанный электрический сигнал может быть дистанционно передан для индикации, регистрации или последующей его обработке, например в ЭВМ.

Устройство для измерения угла крена или дифферента предназначено для расширения диапазона измерения углов крена или дифферента как в статическом, так и в динамическом режимах. Устройство содержит сосуды, выполненные в виде участков трубчатого кольцевого канала и сообщенные между собой в их нижней части через дроссель, а также сообщенные между собой и в верхней части, датчик угла и шкалу. Сосуды частично заполнены электропроводной жидкостью, в которую частично погружены дугообразные проводники, поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком. Дугообразные проводники расположены в сосудах таким образом, что продольные оси сосудов и проводников совмещены, а поперечные сечения проводников, а также сосудов имеют симметричную форму контура плоских геометрических фигур этих сечений относительно их осей симметрии. Устройство также имеет электронный преобразователь, электрически соединенный порознь с каждым проводником и электропроводной жидкостью. Достигается расширение диапазона измерения углов крена или дифферента, повышение надежности работы устройства и упрощение его конструкции. 3 ил.

Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении, содержащее сосуды, частично заполненные жидкостью и сообщенные между собой в их нижней части через дроссель, выполненные в виде участков трубчатого кольцевого канала, образованного вращением контура плоской фигуры вокруг оси, лежащей в плоскости этой фигуры и не пересекающей ее, датчик угла и шкалу, отличающееся тем, что датчик угла состоит из частично погруженных в сосуды с жидкостью проводников, имеющих дугообразную форму, поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком, например фторопластом, причем проводники размещены в сосудах так, что продольные оси указанных проводников совмещены с круговой осью кольцевого канала, а в сосуды залита электропроводная жидкость, находящаяся в районе уровня горизонтальной плоскости, совпадающей с осью, вокруг которой образован кольцевой канал, при этом сосуды и дугообразные проводники, имеющие по длине постоянное поперечное сечение, имеют симметричную форму контура плоских геометрических фигур этих сечений относительно их осей симметрии, например круга, причем сосуды в своей верхней части сообщены между собой, при этом устройство снабжено электронным преобразователем, электрически соединенным порознь с каждым из дугообразных проводников и с электропроводной жидкостью.