СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛЕДОВОГО ПОЛЯ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ МОДЕЛЕЙ СУДОВ И МОРСКИХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЛЕДОВОМ ОПЫТОВОМ БАССЕЙНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01M10/00 G01B17/02 B63B9/02 

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, и касается методов и оборудования для проведения модельных ледовых исследований в ледовом опытовом бассейне.

В процессе проведения ледовых модельных исследований морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне осуществляется определение физико-механических характеристик моделированного льда и, в частности, измеряется толщина ледового поля.

Известны способ определения толщины ледового поля, включающий использование зондирующих ультразвуковых импульсов, с последующим анализом времени их отражения от поверхности льда и устройство для его осуществления (В.В. Богородский, В.П. Гаврило, "Лед", Ленинград, Гидрометиоиздат, 1980 год, раздел 8.4.2. "Акустический метод исследования физики образования и таяния льда", стр.310-311), принятые за прототип.

Недостатком известных способа и устройства при измерении толщины моделированного льда в ледовом опытовом бассейне являются большие погрешности результатов из-за структурных особенностей моделированного льда. Моделированный лед состоит из мелких кристаллов льда, пространство между которыми (межкристаллические прослойки) заполнено рассолом (раствором соли NaCl). Если верхняя поверхность льда, граничащая с холодным воздухом, смерзается достаточно и приобретает хорошую отражательную способность, то нижняя поверхность льда представляет собой смесь кристаллов льда с повышенным содержанием рассола, стекающего из верхних слоев льда, поэтому имеет рыхлую структуру с плохой способностью отражать ультразвуковые импульсы.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение достоверности и точности результатов определения толщины льда при проведении модельных исследований морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне путем повышения отражающей способности нижней поверхности моделированного льда зондирующих лед импульсов.

Для этого в способе определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающемся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, по изобретению под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы.

В устройстве для определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, включающем электронный излучатель с приемником ультразвуковых импульсов и связанные с ними электронный преобразователь импульсов в напряжение и регистратор, по изобретению в него введен плоский жесткий экран для отражения зондирующих ледовое поле ультразвуковых импульсов, размещенный под нижней поверхностью ледового поля и прижатый к ней.

Кроме того, плоский жесткий экран выполнен из материала с положительной плавучестью.

Помещение плоского жесткого экрана под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке приводит к тому, что плоская поверхность экрана, образуя четкую границу между льдом и водой, обеспечивает одинаковую степень отражения зондирующих ультразвуковых импульсов во всех точках своей площади и благодаря этому - улучшение качества отраженных ультразвуковых импульсов, фиксируемых приемником, и, как следствие, - получение достоверных результатов измерения толщины льда с повышенной точностью.

Предлагаемый способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне осуществляется с помощью предлагаемого устройства, приведенного на рисунке и изображенного схематично.

Устройство для определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне включает электронный излучатель ультразвуковых импульсов 1, зондирующих ледовое поле 2, содержащий приемник отраженных импульсов 3 и связанные с ними электронный преобразователь отраженных импульсов в напряжение 4 и регистратор 5. В состав устройства введен плоский жесткий экран 6, располагаемый под нижней поверхностью 7 ледового поля 2 и прижатый к ней, для отражения зондирующих ледовое поле ультразвуковых импульсов.

Плоский жесткий экран выполнен из материала с положительной плавучестью.

Предлагаемый способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Предварительно над исследуемым участком ледового поля 2 устанавливают излучатель ультразвуковых импульсов 1 и вместе с приемником отраженных импульсов 3 соединяют с электронным преобразователем отраженных импульсов в напряжение 4 и с регистратором 5. Под ледовое поле 2 со стороны воды 8 подводят плоский жесткий экран 6, прижимая его к нижней поверхности льда 7, который образует четкую границу между нижней поверхностью льда 7 и водой 8.

Затем включают излучатель ультразвуковых импульсов 1, который зондирует ледовое поле 2. Ультразвуковые импульсы, отражаясь от плоского жесткого экрана 6, улавливаются приемником отраженных импульсов 3, после которого импульсы в электронном преобразователе отраженных импульсов 4 преобразуются в напряжение и записываются в регистраторе 5 в виде толщины льда в измеряемой точке ледового поля 2.

Предлагаемые способ и устройство определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне обеспечивают получение достоверных результатов указанных измерений с повышенной точностью, что их выгодно отличает от прототипов.

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, касается методов и оборудования для проведения ледовых модельных исследований в ледовом опытовом бассейне. Предложен способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, при этом под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы. Предложено также устройство для осуществления данного способа. Технический результат заключается в повышении достоверности и точности результатов эксперимента по определению толщины ледового поля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, отличающийся тем, что под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы.

2. Устройство для определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, включающее электронный излучатель ультразвуковых импульсов, приемник отраженных сигналов и связанные с ними электронный преобразователь импульсов в напряжение и регистратор, отличающееся тем, что в него введен плоский жесткий экран для отражения зондирующих ледовое поле ультразвуковых импульсов, размещенный под нижней поверхностью ледового поля и прижатый к ней.

3. Устройство для определения толщины ледового поля по п.2, отличающееся тем, что плоский жесткий экран выполнен из материала с положительной плавучестью.